ES2291150T3

ES2291150T3 - Barco de desalinizacion y metodo para producir agua desalinizada.

Info

Publication number: ES2291150T3
Application number: ES04817834T
Authority: ES
Inventors: Andrew W. Gordon
Original assignee: WATER STANDARD CI LP; WATER STANDARD (CI) LP
Current assignee: WATER STANDARD CI LP; WATER STANDARD (CI) LP
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: CY1111044T1; CN1890184A; EP1697261A1; US20080011681A1; ATE459578T1; CY2200154T2; US20080173589A1; TNSN06171A1; KR20060123444A; WO2005061389A1; CA2548720A1; NI200600129A; EP1697261B1; US7416666B2; NO20063344L; DE602004025848D1; CN1890184B; RU2006124355A; ES2291150T1; US20040206681A1

Abstract

Un buque que comprende: un sistema de purificación de agua que comprende: un sistema de admisión de agua que comprende una toma de agua y una bomba de admisión de agua, en el que la toma de agua es operable para disponerse encima de una región termoclina dentro de la masa de agua; un sistema de ósmosis inversa; un sistema de descarga de concentrado que comprende una pluralidad de puertos de descarga del concentrado; un sistema de transferencia del filtrado; una fuente de energía; y un sistema de control, en el que el sistema de ósmosis inversa está en comunicación con el sistema de admisión de agua, el sistema de descarga del concentrado y el sistema de transferencia del filtrado están en comunicación con el sistema de ósmosis inversa, y el sistema de control está en comunicación con el sistema de admisión de agua, el sistema de ósmosis inversa, el sistema de descarga del concentrado, el sistema de transferencia del filtrado y la fuente de energía; y en el que el sistema de descarga del concentrado comprende un miembro que es operable para extenderse desde el buque dentro o debajo de la región termoclina.

Description

Barco de desalinización y método para producir agua desalinizada.

Reivindicación de prioridad

Esta Solicitud es una continuación, en parte, de la Solicitud de Patente norteamericana Nº 10/630.351, depositada el 30 de julio de 2003, que reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional norteamericana Nº 60/416.907, depositada el 8 de octubre de 2002, y de la Solicitud de Patente norteamericana Nº 10/453.206, depositada el 3 de junio de 2003, y convertida en la Solicitud Provisional norteamericana Nº 60/503.341, de 14 de julio de 2003, cuyo derecho de prioridad se reivindica, para cada una de ellas, por esta Solicitud.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a barcos y a métodos para la desalinización y la purificación del agua, incluyendo la extracción de sólidos y contaminantes disueltos del agua marina y del agua salobre. La presente invención puede ser utilizada, ventajosamente, para proporcionar agua potable o de otro modo purificada a partir de una fuente de agua marina o de agua salobre.

Antecedentes

La antigüedad de los sistemas de suministro de agua está bien establecida. La práctica del tratamiento del agua se remonta al menos al 2000 a. C., cuando unos escritos sánscritos sobre tradiciones médicas recomendaban el almacenamiento del agua en vasijas de cobre, la exposición del agua a la luz del sol, su filtración a través de carbón vegetal, y el hervido del agua sucia con el propósito de hacer potable el agua. Posteriormente, dos avances significativos contribuyeron a establecer un tratamiento de agua potable. En 1685, el físico italiano Lu Antonio Porzio diseñó el primer filtro de múltiples etapas. Antes de eso, en 1680, fue desarrollado el microscopio por Antón van Leeunwenhoek. Con el descubrimiento del microscopio, que permitía la detección de microorganismos y la capacidad de eliminar por filtración estos microorganismos, se construyó la primera instalación de filtración de agua en la ciudad de Paisley, Escocia, en 1804, por John Gibb. En el plazo de tres años, se canalizaba agua filtrada directamente a los consumidores en Glasgow, Escocia.

En 1806, una gran planta de tratamiento de agua comenzó a funcionar en París, con filtros hechos de arena y carbón vegetal que tenían que ser renovados cada seis horas. Las bombas eran accionadas por caballos que trabajaban en tres turnos. El agua se dejaba reposar, a continuación, durante doce horas antes de su filtración.

En la década de los 70, el Dr. Robert Kochland y el Dr. Joseph Lister demostraron que los microorganismos presentes en las provisiones de agua pueden causar enfermedades, y comenzaron entonces a investigar formas eficaces para tratar el agua natural o de partida. En 1906, en el Este de Francia, se utilizó por primera vez ozono como desinfectante. Pocos años después, en los Estados Unidos, la central depuradora de la ciudad de Jersey se convirtió, en 1908, en la primera instalación de América en utilizar hipoclorito de sodio para desinfectar el suministro de agua. También, el mismo año, la Planta de Balsa de Burbujas ("Bubbly Creek Plant") de Chicago, Illinois, instauró la desinfección con cloro. A lo largo de algunas décadas que siguieron, se iniciaron los trabajos para mejorar la eficacia de la filtración y de la desinfección.

Allá por los años 20, la tecnología de la filtración había evolucionado de tal manera, que ya se disponía de agua pura, limpia, libre de bacterias, carente de sedimentos y libre de partículas. Durante la II Guerra Mundial, las fuerzas militares aliadas efectuaron operaciones en zonas áridas y comenzaron a desalinizar agua marina con el fin de suministrar a las tropas agua potable y fresca. En 1942, el Servicio Público de Salud Norteamericano adoptó el primer conjunto de normas para el agua potable, y en 1957 fue aprobado el procedimiento de filtración por membrana para el análisis bacteriológico.

A principios de los años 60, más de 19.000 sistemas municipales de agua estaban en funcionamiento a lo largo y ancho de los Estados Unidos. Con la promulgación, en 1947, del Acta del Agua Potable Segura ("Safe Drinking Water Act"), el gobierno federal, la comunidad de la salud pública y las instalaciones de agua trabajaron juntos para hacer posible la producción de agua segura para los Estados Unidos.

El mundo tiene escasez de agua potable para beber y de agua para la agricultura, el riego y el uso industrial. En algunas partes del mundo, la sequía prolongada y la escasez pertinaz de agua han frenado el crecimiento económico y pueden causar, en último término, el abandono de ciertos núcleos de población. En otras partes del mundo se da una abundancia de agua fresca, pero el agua está contaminada con polución tal como productos químicos de origen industrial y provenientes de prácticas agrícolas.

El mundo se enfrenta a serios desafíos por lo que respecta a nuestra capacidad de satisfacer nuestras necesidades futuras de agua. En la actualidad, hay más de aproximadamente 300 millones de personas viviendo en zonas con grave escasez de agua. Se espera que este número se incremente hasta 3.000 millones en 2025. En torno a 9.500 niños mueren en todo el mundo cada día como consecuencia de la mala calidad del agua para beber, de acuerdo con informes de las Naciones Unidas. El crecimiento de la población ha incrementado la demanda de suministro de agua para beber, mientras que el agua de que se dispone en el mundo no ha variado. En las próximas décadas, además de mejorar la eficacia en la reutilización del agua y promover la conservación del agua, se necesita crear recursos de agua adicionales a un coste y de un modo que favorezca la prosperidad urbana, rural y agrícola, y la protección del medioambiente.

En los últimos años, se ha producido un incremento del 300 por ciento en el uso del agua. Todos los continentes están experimentando una disminución de las reservas de agua, particularmente en las Grandes Llanuras del Sur y del Sudeste de los Estados Unidos, así como en el Norte de África, en el Sur de Europa, en todo el Oriente Medio, en el Sudeste de Asia, China y en muchos otros lugares.

La evaporación y la ósmosis inversa son dos métodos habituales para producir agua potable a partir del agua marina o del agua salobre. Los métodos de evaporación implican calentar el agua del mar o el agua salobre, condensar el vapor de agua producido, y aislar el producto de destilación. La ósmosis inversa es un procedimiento de membrana en el que se desalan o purifican soluciones utilizando, como fuerza de impulsión, una presión hidráulica relativamente elevada. Los iones salinos u otros contaminantes son excluidos o rechazados por la membrana de ósmosis inversa, mientras que el agua pura es forzada a pasar a través de la membrana. La ósmosis inversa puede extraer de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 99% de las sales disueltas, la sílice, los coloides, materias biológicas, contaminación y otros contaminantes presentes en el agua.

La única fuente de suministro inagotable de agua es el mar. La desalinización del agua marina utilizando una planta establecida en tierra, en cantidades suficientemente grandes para el suministro a un núcleo de población importante o para proyectos de riego a gran escala, presenta numerosos problemas. Las plantas instaladas en tierra que desalan agua del mar a través de métodos de evaporación, consumen enormes cantidades de energía.

Las plantas instaladas en tierra que desalan el agua a través de métodos de ósmosis inversa, generan enormes cantidades de efluente que comprende los sólidos disueltos extraídos del agua de mar. Este efluente, al que se hace referencia también como concentrado, tiene una concentración de sales, tales como cloruro de sodio, bromuro de sodio, etc., así como otros sólidos disueltos, tan alta, que la simple descarga del concentrado en las aguas que rodean una planta de desalinización emplazada en tierra, matará, eventualmente, la vida marina del entorno y dañará el ecosistema. Además, el concentrado que emerge de las plantas de desalinización por ósmosis inversa convencionales emplazadas en tierra, tiene una densidad mayor que el agua marina y, por tanto, el concentrado se hunde y no se mezcla rápidamente cuando es descargado de forma convencional, directamente en el seno del agua que rodea la planta emplazada en tierra.

Incluso si no es una preocupación la salud de la vida marina y del ecosistema que rodea una planta de desalinización por ósmosis inversa instalada en tierra, la descarga del concentrado al seno del agua que rodea la planta instalada en tierra, incrementará, eventualmente, la salinidad del agua de entrada a la planta y ensuciará las membranas del sistema de ósmosis inversa. Si una membrana de un sistema de ósmosis inversa se ensucia mucho, debe ser retirada y tratada con el fin de eliminar la materia que la ensucia. En casos extremos, la materia ensuciadora no puede ser eliminada y la membrana se desecha.

Como resultado de todos estos factores, el agua potable producida por plantas de desalinización por ósmosis inversa instaladas en tierra es costosa y presenta problemas técnicos significativos en cuanto al desechado del efluente. En consecuencia, a pesar de la carestía mundial de agua potable, tan sólo un pequeño porcentaje del agua en el mundo se produce por desalinización o purificación del agua utilizando métodos de ósmosis inversa. Por lo tanto, existe la necesidad de un método y de un sistema para suministrar de forma consistente y fiable agua potable utilizando tecnología de desalinización que no presente los problemas técnicos y medioambientales que plantea una planta de desalinización convencional emplazada en tierra.

Se ha proporcionado también desalinización mar adentro según se describe, por ejemplo, en los documentos US 2002/0125190 y US 6.348.148.

Los sistemas conocidos de señalización de agua a bordo de barcos se han diseñado y puesto en funcionamiento para el consumo de agua a bordo de un barco y, por tanto, se diseñan y hacen funcionar de acuerdo con diversas normas marítimas. Las normas marítimas para los sistemas y plantas de desalinización de agua y para la calidad del agua, son menos rigurosas que las normas que rigen el diseño y el funcionamiento de las plantas y sistemas de desalinización instalados en tierra, especialmente las promulgadas por los Estados Unidos, las Naciones Unidas y la Organización Mundial de la Salud. Con la creciente escasez de agua potable en el mundo, existe la necesidad de aliviar esta carestía. En consecuencia, hay una necesidad demostrable de métodos y de sistemas que puedan ser utilizados en el mar para proporcionar agua desalada para el consumo radicado en tierra. Es más, el agua desalada que se produce en el mar puede ser almacenada, conservada y transportada de una manera consistente con las regulaciones y normas que gobiernan el diseño y el funcionamiento de las plantas y sistemas de desalinización de agua instalados en tierra.

Sumario

La presente invención se define en las reivindicaciones que se acompañan.

La presente invención supera las desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior y proporciona un barco y métodos de desalinización destinados a proporcionar agua. La presente invención puede ser utilizada, ventajosamente, para proporcionar agua potable, agua para beber y/o agua para usos industriales.

La presente invención comprende un barco e incluye métodos y aparatos para purificar y/o desalar el agua sobre la que flota el barco, incluyendo un mar, lago, río, estrecho, bahía, estuario, agua de laguna, salobre y/o contaminada, etc. El agua producida en el barco puede ser suministrada a tierra mediante el uso de embarcaciones de transporte, tuberías, puertas o lumbreras de trasiego y similares. El agua puede ser transvasada de forma no engrasada o a granel y/o puede ser envasada en recipientes antes de ser transportada. El agua puede ser almacenada en el barco de producción, en embarcaciones acompañantes y/o en otros medios de almacenamiento, antes de ser transportada a tierra.

Los métodos de la presente invención incluyen la producción de agua por un barco, incluyendo agua potable o agua adecuada para usos residenciales, industriales o agrícolas, en el barco, y el transporte subsiguiente del agua a tierra. Los métodos pueden comprender, adicionalmente, el almacenamiento y/o en envasado del agua.

La presente invención incluye el barco y un aparato asociado para producir, transportar, almacenar, refrescar y/o envasar el agua. Se describen aquí en detalle realizaciones de la presente invención.

Las realizaciones de la presente invención pueden adoptar una amplia variedad de formas. En una realización proporcionada a modo de ejemplo, un barco incluye un sistema de admisión o toma de agua, un sistema de ósmosis inversa, un sistema de descarga de concentrado, un sistema de trasiego de producto de filtración, una fuente de potencia y un sistema de control. El sistema de toma de agua incluye una toma de agua y una bomba de toma de agua. El sistema de ósmosis inversa incluye una bomba de alta presión y una membrana de ósmosis inversa. El sistema de descarga de concentrado incluye una pluralidad de puertas o lumbreras de descarga de concentrado. El sistema de trasiego de producto de filtración incluye una bomba de trasiego. El sistema de ósmosis inversa se encuentra en comunicación con el sistema de toma de agua. El sistema de descarga de concentrado y el sistema de trasiego de producto de filtración se encuentran en comunicación con el sistema de ósmosis inversa. La fuente de potencia está en comunicación o conexión con las bombas del sistema de toma de agua, con el sistema de ósmosis inversa y con el sistema de trasiego de producto de filtración. El sistema de control se encuentra en comunicación con el sistema de toma de agua, con el sistema de ósmosis inversa, con el sistema de concentrado, con el sistema de trasiego de producto de filtración y con la fuente de potencia.

En una realización proporcionada a modo de ejemplo, un método para generar producto de filtración en una estructura flotante incluye la producción de un concentrado que es descargado al seno del agua circundante. El concentrado es descargado a través de un sistema de descarga de concentrado que incluye una pluralidad de puertas o lumbreras de descarga de concentrado.

Otra realización proporcionada a modo de ejemplo incluye un barco que tiene medios para producir un producto de filtración y medios para mezclar un concentrado con agua de mar, y medios para suministrar el producto de filtración desde el barco a un sistema de distribución emplazado en tierra.

Una realización adicional proporcionada a modo de ejemplo comprende un barco que comprende medios para producir energía y medios, emplazados en tierra, para transferir la energía desde la embarcación a un sistema de distribución instalado en tierra.

Una realización adicional proporcionada a modo de ejemplo comprende un barco, susceptible de hacerse funcionar para producir agua desalada, medios para suministrar el agua desalada desde la embarcación a un sistema de distribución de agua emplazado en tierra, y medios para transferir la electricidad desde la embarcación a un sistema de distribución eléctrica instalado en tierra.

En una realización adicional proporcionada a modo de ejemplo, un barco comprende un casco que comprende una primera superficie y una segunda superficie, medios para producir agua desalada, medios para mezclar un concentrado con agua de mar, y medios para almacenar el agua desalada. Los medios de almacenamiento de agua comprenden un tanque dispuesto dentro del casco. El tanque comprende una primera superficie y una segunda superficie. La segunda superficie del tanque está separada de la primera superficie del casco.

En una realización adicional proporcionada a modo de ejemplo, un método comprende proporcionar un barco susceptible de hacerse funcionar para generar energía y transferir la energía desde la embarcación a un sistema de distribución instalado en tierra.

En una realización adicional proporcionada a modo de ejemplo, un método comprende proporcionar un barco susceptible de hacerse funcionar para producir agua desalada y para generar electricidad, suministrar el agua desalada producida por la embarcación a una red de distribución de agua emplazada en tierra, y transferir la electricidad generada por la embarcación a una red de distribución eléctrica emplazada en tierra. En aún otra realización adicional proporcionada a modo de ejemplo, un método comprende producir agua desalada, mezclar un concentrado con agua de mar, y almacenar el agua desalada en un tanque. El tanque está dispuesto en el casco de un barco. El casco comprende una primera superficie y una segunda superficie. El tanque comprende una primera superficie y una segunda superficie. La segunda superficie del tanque está separada de la primera superficie del casco.

Una ventaja de la presente invención puede ser utilizar una fuente de agua resistente a las sequías.

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Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de proporcionar una instalación de desalinización embarcada que sea menos cara que una instalación de desalinización emplazada en tierra.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de proporcionar una instalación de desalinización más segura.

Otra ventaja de la presente invención puede ser mitigar el impacto medioambiental de la instalación de desalinización.

Otra ventaja de la presente invención puede ser que proporciona grandes cantidades de agua desalada a localidades costeras o marítimas de cualquier parte del mundo, o a localidades distantes de una masa de agua, a través del uso de un sistema de distribución.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de proporcionar alivio a zonas afectadas por catástrofes.

Otra ventaja de la presente invención puede ser que proporciona una producción y almacenamiento móviles de agua desalada.

Otra ventaja de la presente invención puede ser minimizar la magnitud de infraestructura emplazada en tierra.

Otra ventaja de la presente invención puede ser proporcionar una instalación de desalinización en un lapso de tiempo más breve que el que se precisa para una instalación de desalinización emplazada en tierra.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de proporcionar una instalación de desalinización que puede ser trasladada para evitar desastres naturales y calamidades.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de aportar suministros de emergencia y agua preenvasada.

Otra ventaja de la presente invención puede ser la recuperación de acuíferos y humedales.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de que proporciona un sistema Federal de reserva estratégica de agua.

Otra ventaja de la presente invención puede ser proporcionar excedentes de agua susceptibles de ser comercializados y transportados.

Otra ventaja de la presente invención puede ser proporcionar un diseño de planta de agua modular que pueda ser actualizado y modificado.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de suministrar electricidad a zonas que sufren una fuerte restricción de potencia.

Otra ventaja de la presente invención puede ser generar y transferir electricidad a la costa al tiempo que se descarga agua desalada desde una embarcación.

Otra ventaja de la presente invención puede ser que se puede variar la cantidad de agua desalada que se proporciona a una ubicación sustituyendo embarcaciones y/o plantas de diferentes tamaños.

Otra ventaja de la presente invención puede ser el hecho de reubicar fácilmente la posición de una fuente de agua de admisión y/o de la descarga de concentrado, según se desee.

Una ventaja adicional de la presente invención puede ser el hecho de producir, almacenar y mantener el agua a bordo de una embarcación de forma consistente con las normas y requisitos de los sistemas y plantas de desalinización instalados en tierra.

Otra ventaja de la presente invención puede ser que reduce o elimina la toma de agua que contiene concentrado descargado, al interior de un sistema de toma de agua.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos que se acompañan, que constituyen parte de esta memoria, contribuyen a ilustrar realizaciones de la invención. En los dibujos, se utilizan los mismos números de referencia para indicar elementos similares a lo largo de todos ellos.

La Figura 1A es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 1B es una vista en planta de la embarcación de la Figura 1A.

La Figura 2 es un esquema de un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 3 es una vista en planta inferior de la embarcación de la Figura 1A.

La Figura 4 es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 5A es una vista en perspectiva de un dispositivo de dispersión de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 5B es una vista en corte de la parrilla de la Figura 5A, tomada a lo largo de la línea I-I.

La Figura 6A es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 6B es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 7 es una vista frontal de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 8 es un esquema de un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 9 es una vista en perspectiva de un tanque de mezcla de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 10 es una vista en planta superior de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 11 es una vista en planta superior de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 12 es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 13 es un esquema de un sistema de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 14 es un esquema de un sistema de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 15 es un esquema de un sistema de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 16 es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 17 es una vista lateral de una embarcación de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 18 es un método de acuerdo con otra realización de la presente invención.

Descripción detallada

La presente invención proporciona un barco y un método para producir agua según se definen en las reivindicaciones.

En una realización, un sistema de la presente invención comprende: un barco para producción de agua y un sistema de distribución para distribuir el agua producida a los usuarios finales. El sistema de distribución puede comprender aparatos para bombear, conducir, almacenar, transportar, envasar o distribuir de otra manera el agua producida en el barco.

Para los propósitos de esta especificación, a menos que se indique de otra manera, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción y demás aspectos que se utilizan en la memoria, deben interpretarse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". De acuerdo con ello, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos que se establecen en la siguiente memoria son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se pretende obtener por medio de la presente invención. Como poco, y sin ánimo de limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes al ámbito de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe ser interpretado, al menos, a la luz del número de dígitos significativos expresados y mediante la aplicación de técnicas de redondeo convencionales.

Con independencia de que los intervalos numéricos y los parámetros que establecen el ámbito de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se expresan de forma tan precisa como es posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene inherentemente ciertos errores que resultan, necesariamente, de la desviación típica que se presenta en sus respectivas mediciones de ensayo. Debe comprenderse, además, que todos los intervalos que se describen aquí abarcan todos y cada uno de los sub-intervalos o intervalos subordinados incluidos en ellos, y todos los números situados entre los puntos extremos. Por ejemplo, un intervalo establecido de "1 a 10" debe ser considerado como incluyendo todos y cada uno de los sub-intervalos entre (y con la inclusión de) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los sub-intervalos que comienzan en un valor mínimo de 1 ó más, por ejemplo, de 1 a 6,1, y que terminan dentro de los puntos extremos, por ejemplo, de 2 a 9, de 3 a 8, de 4 a 7 y, finalmente, a todos los números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 contenidos dentro del intervalo.

Se destaca adicionalmente que, tal y como se usan en esta memoria, las formas singulares "un", "una" y "el" [o "la", "los", "las"] incluyen los elementos referidos en plural, a menos que se limiten expresa e inequívocamente a un solo elemento referido.

La presente invención comprende un barco así como métodos para desalinizar agua a partir de agua marina, agua salobre y/o contaminada. El barco y el método para desalinizar agua que se describen aquí pueden ser, generalmente, susceptibles de hacerse funcionar para ser utilizados en el mar, abordo, a fin de proporcionar agua desalada consistente con las normas y requisitos generalmente impuestos en las plantas y sistemas de desalinización de agua instalados en tierra. La invención aquí descrita, sin embargo, no está limitada a aplicaciones emplazadas en el mar, sino que ello se proporciona como una de las realizaciones.

Haciendo referencia, a continuación, a los dibujos y, en particular, a las Figuras 1 y 2, se muestra en ellas una embarcación 101 que comprende: un sistema 200 de purificación de agua, que comprende un sistema 201 de admisión o toma de agua, el cual comprende una toma 202 de agua y una bomba 203 de toma de agua; un sistema de ósmosis inversa 204, que comprende una bomba de alta presión 205 y una membrana de ósmosis inversa 206; un sistema 207 de descarga de concentrado, el cual comprende una pluralidad de puertas o lumbreras de descarga de concentrado; un sistema 208 de trasiego de producto de filtración, que comprende una bomba de trasiego 209; una fuente de potencia 103; y un sistema de control 210.

El sistema de ósmosis inversa 204 se encuentra en comunicación con el sistema 201 de toma de agua, y el sistema 207 de descarga de concentrado y el sistema 208 de trasiego de producto de filtración están en comunicación con el sistema de ósmosis inversa 204. La fuente de potencia 103 está en comunicación o conectada con el sistema 201 de toma de agua, con el sistema de ósmosis inversa 204 y con el sistema 208 de trasiego de producto de filtración. El sistema de control 210 se encuentra en comunicación con el sistema 201 de toma de agua, con el sistema de ósmosis inversa 204, con el sistema 207 de descarga de concentrado, con el sistema 208 de trasiego de producto de filtración y con la fuente de potencia 103.

Los términos "comunicar" o "comunicación" significan la puesta en contacto, acoplamiento o conexión, ya sea mecánica o eléctricamente, o de otra manera, bien de forma directa, bien indirecta, o por medios operativos.

El sistema 201 de toma de agua proporciona agua a la bomba de alta presión 205, y la bomba de alta presión 205 impulsa el agua a través de la membrana de ósmosis inversa 206, por lo que se crea un concentrado en el lado de alta presión de la membrana de ósmosis inversa 206. El concentrado es descargado al seno del agua que circunda la embarcación 101, a través de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado del sistema 207 de descarga de concentrado. En el lado de baja presión de la membrana de ósmosis inversa 206, el producto de filtración puede ser transvasado o trasegado desde la embarcación 101 a través del sistema 208 de trasiego de producto de filtración.

La embarcación 101 puede comprender, adicionalmente, un dispositivo de propulsión 102 en comunicación con la fuente de potencia 103. Una fuente de potencia independiente puede proporcionar potencia a cada uno del el sistema 201 de toma de agua, el sistema de ósmosis inversa 204, el sistema 208 de trasiego de producto de filtración y el dispositivo de propulsión 102. Por ejemplo, cada uno de entre la bomba 103 de toma de agua, la bomba de alta presión 205 y la bomba 209 de trasiego de producto de filtración pueden estar en comunicación con una fuente de potencia independiente. La embarcación 101 puede ser, bien un barco autopropulsado, una barcada o gabarra amarrada, remolcada, empujada o integrada, o bien una flotilla o flota de tales embarcaciones. La embarcación 101 puede estar tripulada o no tripulada. La embarcación 101 puede ser bien una embarcación de un único casco o bien una de doble casco.

En una realización alternativa, una sola fuente de potencia puede proporcionar potencia a una combinación de dos o más de entre el sistema 201 de toma de agua, el sistema de ósmosis inversa 204, el sistema 208 de trasiego de producto de filtración y el dispositivo de propulsión 102. Por ejemplo, la potencia eléctrica para la bomba de alta presión 205 puede ser proporcionada por un generador accionado por la fuente de potencia para el dispositivo de propulsión de la embarcación, tal como un motor principal de la nave. En dicha realización, se instalará un punto de toma o transmisión de potencia de tren de engranaje multiplicador entre el motor principal y el generador, con el fin de obtener la velocidad sincrónica requerida. Por otra parte, un acoplamiento adicional entre el dispositivo de propulsión y el motor principal permite al motor principal accionar el generador mientras la embarcación no se encuentra navegando. Además, una fuente de potencia independiente (no mostrada), tal como un motor diesel, una máquina de vapor o una turbina de gas, o bien una combinación de éstos, puede alimentar en energía el sistema de ósmosis inversa 204, el dispositivo de propulsión 102, ó ambos.

En otra realización, la fuente de potencia del sistema 200 de purificación de agua está dedicada al sistema 200 de purificación de agua y no está en comunicación con ninguno de los dispositivos de propulsión de la embarcación 101.

En otra realización, la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado del sistema 207 de descarga de concentrado puede actuar como dispositivo de propulsión auxiliar para la embarcación 101, ó bien actuar como el único dispositivo de propulsión para la embarcación 101. Algo o la totalidad del concentrado puede hacerse pasar a unos eyectores de proporcionar una propulsión en parado o de emergencia.

En otra realización, la fuente de potencia puede comprender unos molinos de viento o propulsores de agua para la producción de electricidad que aprovechan el flujo del aire o del agua para generar potencia para el sistema de purificación de agua o para el funcionamiento del barco.

El sistema 201 de admisión o toma de agua es capaz de captar agua desde la masa de agua que circunda la embarcación, y proporcionarla al sistema de ósmosis inversa 204. En una realización, la toma 202 de agua del sistema 201 de toma de agua comprende una o más aberturas en el casco de la embarcación, por debajo de la línea de flotación. Un ejemplo de toma 202 de agua lo constituye un captador de agua de mar. El agua es admitida al interior de la embarcación a través de la toma 202 de agua que comprende las una o más aberturas, se hace pasar a través de la bomba 203 de toma de agua, y se suministra a la bomba de alta presión 205 del sistema de ósmosis inversa 204.

El sistema de ósmosis inversa 204 comprende una bomba de alta presión 205 y una membrana de ósmosis inversa 206. Las membranas de ósmosis inversa son de una construcción o estructura compuesta. Una forma que se utiliza de forma generalizada comprende dos películas de una resina polimérica compleja, que definen, conjuntamente, un paso salino. En este procedimiento, el agua natural o de partida, previamente tratada, se presiona para que pase a través de una barrera semipermeable que favorece desproporcionadamente la permeabilidad ante el agua frente a la permeabilidad ante la sal. El agua de alimentación presurizada entra en un conjunto ordenado o matriz de vasos de presión dispuestos en etapas, que contienen elementos de membrana de ósmosis inversa individuales en los que es separada en dos caudales de proceso, el de producto de filtración y el de concentrado. La separación se produce a medida que el agua de alimentación fluye de la entrada a la salida de la membrana. El agua de alimentación entra, en primer lugar, en unos canales regularmente espaciados y fluye a través de la superficie de la membrana, de modo que una parte del agua de alimentación traspasa por permeabilidad la barrera de la membrana. La contrapartida del agua de alimentación fluye paralela a la superficie de la membrana para salir del sistema sin filtrar. El caudal de concentrado se llama así porque contiene los iones de concentrado rechazados por la membrana. El caudal de concentrado se utiliza también para mantener una velocidad de flujo transversal mínima a través del elemento de membrana, con la turbulencia proporcionada por el separador de canales de salmuera de alimentación. El tipo de membrana de ósmosis inversa que se utiliza en la presente invención, se ve limitado únicamente por su compatibilidad con el agua y/o los contaminantes presentes en la masa de agua circundante.

La bomba de alta presión 205, susceptible de hacerse funcionar para impulsar el agua de partida a través de la membrana de ósmosis inversa 206, comprende cualquier bomba adecuada para generar la presión hidráulica necesaria para impulsar el agua de partida a través de la membrana de ósmosis inversa 206.

En una realización, la embarcación 101 puede comprender una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104, a los que se hace referencia también como bancos o trenes. La pluralidad de sistemas de ósmosis inversa puede ser instalada en la cubierta 105 de la embarcación. La pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104 puede también instalarse en otras partes de la embarcación 101. La pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104 puede ser también instalada en múltiples niveles. Por ejemplo, cada sistema de ósmosis inversa de la pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104 puede se instalado en un recipiente independiente. Es posible colocar varios recipientes unos encima de otros con el fin de optimizar el uso de la cubierta 105 de la embarcación 101 y para reducir el tiempo y el gasto asociado a la construcción del sistema de purificación de agua en la embarcación 101. La pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104 se instala, preferiblemente, en paralelo, si bien son posibles otras configuraciones.

El sistema 208 de trasiego de producto de filtración es capaz de trasvasar o trasegar el producto de filtración producido a unos medios de aporte de producto de filtración, tales como una unidad de barcaza y remolcador o un buque cisterna. En una realización, el sistema 208 de trasiego de producto de filtración es capaz de trasvasar el producto de filtración producido a unos medios de aporte de producto de filtración que comprenden unos medios de embarcación de trasiego, a la vez que la embarcación 101 y los medios de embarcación de trasiego están navegando. El sistema 208 de trasiego de producto de filtración es también capaz de trasvasar el producto de filtración producido a unos medios de aporte de producto de filtración que comprenden una tubería en comunicación con el sistema 208 de trasiego de producto de filtración.

El sistema de control 210 comprende cualquier sistema que sea capaz de controlar el funcionamiento del sistema 201 de toma de agua, del sistema de ósmosis inversa 204, del sistema 207 de descarga de concentrado, del sistema 208 de trasiego de producto de filtración y de la fuente de potencia 103 existentes en la embarcación 101. El sistema de control 210 está situado en un emplazamiento adecuado de acuerdo con las necesidades de la embarcación 101. El sistema de control 210 puede comprender, adicionalmente, cualquier sistema capaz de controlar el funcionamiento de la embarcación 101. En una realización, el sistema de control puede comprender un procesador destinado a tomar decisiones operativas autónomas para hacer operar la embarcación 101 y el sistema 200 de purificación de agua. Un sistema de control específico que se contempla es la programación o software TLX, disponible en la Auspice Corp., si bien pueden incluirse otros sistemas en el diseño, tales como un sistema de control lógico programable
(PLC -"programmable logic control").

El procesador está, generalmente, en comunicación con el sistema de control 210. Procesadores adecuados incluyen, por ejemplo, procesadores lógicos digitales capaces de procesar entradas, llevar a cabo algoritmos y generar salidas. Tales procesadores pueden incluir un microprocesador, un Circuito Integrado Específico de Aplicación
(ASIC -"Application Specific Integrated Circuit") y máquinas de estado. Tales procesadores incluyen, o pueden estar en comunicación con, medios, por ejemplo, medios legibles por computadora, los cuales almacenan instrucciones que, cuando son llevadas a cabo o ejecutadas por el procesador, hacen que el procesador lleve a cabo las etapas que aquí se describen como realizadas, o asistidas, por un procesador.

Una realización de un medio legible por computadora adecuado incluye un dispositivo de almacenamiento o transmisión electrónico, óptico, magnético o de otro tipo, capaz de proporcionar a un procesador, tal como el procesador de un servidor de web, instrucciones legibles por computadora. Otros ejemplos de medios adecuados incluyen un disco flexible, un CD-ROM, un disco magnético, un chip de memoria, una ROM [memoria de sólo lectura -"read only memory"], una RAM [memoria de acceso aleatorio -"random access memory"], un ASIC, un procesador configurado, medios exclusivamente ópticos, cinta magnética u otros medios magnéticos, o bien cualquier otro medio en el cual pueda leer un procesador de computadora, si bien no están limitados por éstos. Asimismo, diversas otras formas de medios legibles por computadora pueden transmitir o transportar instrucciones a una computadora, incluyendo un router o dispositivo de encaminamiento, una red pública o privada u otro dispositivo o canal de transmisión.

En una realización, el sistema de control 210 comprende sistemas de seguridad susceptibles de hacerse funcionar para controlar el acceso físico al sistema de control 210. En otra realización, el sistema de control 210 comprende sistemas de seguridad de red susceptibles de hacerse funcionar para controlar el acceso electrónico al sistema de control 210.

El sistema 207 de descarga de concentrado está configurado para incrementar la mezcla de del concentrado que es descargado al seno de la masa de agua circundante. La pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado del sistema 207 de descarga de concentrado pueden ser físicamente emplazadas por encima o por debajo de la línea de flotación de la embarcación 101.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 3, en una realización, una pluralidad de lumbreras 301 de descarga de concentrado están físicamente ubicadas de tal manera que una parte del concentrado descargado a través de la pluralidad de lumbreras 301 de descarga de concentrado, es susceptible de ser mezclado con el agua que rodea la embarcación 101 por un dispositivo de propulsión 102 de la embarcación 101.

En una realización que comprende una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa, existe, conectado a cada sistema de ósmosis inversa, un sistema de descarga de concentrado independiente.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 4, en otra realización que comprende una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa, el concentrado descargado desde cada sistema de ósmosis inversa es recogido por el sistema 207 de descarga de concentrado dentro de una o más tuberías colectoras, puentes o jácenas de cajeado estructural o túneles orientados longitudinalmente. A intervalos a lo largo de la embarcación 101, una pluralidad de lumbreras de descarga 401 permite que el concentrado sea descargado a lo largo de una porción sustancial de la longitud o eslora de la embarcación.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 5, en otra realización del sistema 207 de descarga de concentrado, cada lumbrera de descarga incorpora una parrilla 507 diseñada para contribuir a la mezcla, al tener aberturas 502 orientadas de forma divergente. Puede utilizarse también una rejilla con salientes de dan al interior de las aberturas de la rejilla con el fin de contribuir a la mezcla.

En otra realización, las lumbreras de descarga de concentrado del sistema 207 de descarga de concentrado están configuradas de una manera similar a las toberas de escape de un reactor de combate F-15, de tal manera que las lumbreras de descarga de concentrado pueden modificar su circunferencia o contorno y pueden también cambiar la dirección del flujo del concentrado.

Las temperaturas de los océanos disminuyen al aumentar la profundidad. El intervalo de temperaturas se extiende desde 30º en la superficie del mar hasta -1º en el lecho marino. Zonas de los océanos que experimentan un cambio anual en el calentamiento de su superficie tienen una capa poco profunda, mezclada por la acción del viento, de temperatura elevada en el verano. Esta capa mezclada por el viento es casi isotérmica y puede oscilar entre 10 y 20 metros de profundidad desde la superficie. Por debajo de la capa mezclada por el viento, la temperatura del agua puede disminuir rápidamente con la profundidad para formar una capa de gradiente térmico estacional que tiene un acusado cambio de temperatura en vertical. Durante el enfriamiento invernal y al verse incrementada la mezcla por el viento en la superficie oceánica, el vuelco y mezcla convectivos merman la capa de gradiente térmico estacional y profundizan la capa isotérmica mezclada por el viento. La capa de gradiente térmico estacional puede volver a formarse con las temperaturas estivales. A profundidades por debajo de la capa de mezcla por el viento y de cualquier gradiente térmico estacional, un gradiente térmico permanente separa el agua de las regiones templadas y sub-polares. El gradiente térmico permanente existe desde profundidades de aproximadamente 200 m hasta aproximadamente 1.000 m. Por debajo de este
gradiente térmico permanente, las temperaturas del agua se reducen mucho más lentamente hacia el fondo marino.

Las zonas de gradiente térmico del océano pueden reducir la mezcla entre las aguas en zonas situadas por encima y por debajo de un gradiente térmico. Por otra parte, el agua de una zona de gradiente térmico puede, asimismo, no mezclarse rápidamente con el agua de las zonas situadas por encima o por debajo de la zona de gradiente térmico.

Tal y como se utiliza aquí, la expresión "gradiente térmico" se refiere al gradiente de temperatura en una capa de agua marina en la que la disminución de la temperatura con la profundidad es mayor que la de las capas superyacente y subyacente.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 6A, en realizaciones en las que la embarcación 101 está amarrada, el sistema 207 de descarga de concentrado puede comprender un miembro 601 que se extiende hacia abajo desde el casco de la embarcación 101, con una pluralidad de lumbreras de descarga 602 dispuestas en el miembro 601. Dependiendo de diversos factores como la profundidad del agua, la temperatura del agua, las corrientes de agua y el ecosistema circundante, el miembro 601 puede extenderse hasta la profundidad o profundidades que optimizan la mezcla del concentrado con la masa de agua circundante.

En una realización, el miembro 601 puede hacerse descender desde la embarcación 101 y retraerse hacia ésta por medios mecánicos tales como, por ejemplo, un conjunto hidráulico. Alternativamente, pueden ser utilizados otros medios mecánicos para hacer descender y retraer el miembro 601, incluyendo los que se emplean en operaciones de perforación marítima convencionales. En otra realización, el miembro 601 puede tener suficiente masa y/o densidad como para que el miembro 601 pueda ser hecho descender desde la embarcación 101 hasta una profundidad deseada sin ayuda mecánica. Dicho miembro 601 es, generalmente, retraído hasta la embarcación 101 por medios mecánicos.

En una realización adicional (no representada en los dibujos), el miembro de descarga 601 incorpora un aspirador por medio del cual agua procedente de la masa de agua circundante puede ser arrastrada al interior del miembro 601. El flujo de concentrado al interior del miembro 601 crea una disminución de la presión (efecto Venturi) y arrastra agua a su seno desde la masa de agua circundante, para que se mezcle con el concentrado antes de ser descargado. La mezcla resultante es descargada a través de una pluralidad de lumbreras de descarga 602.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 6B, en la que la toma 202 de agua de un sistema 201 de admisión o toma de agua, comprende un captador de agua de mar, las lumbreras de descarga 602 están situadas en el miembro 601 de tal manera que cada lumbrera de descarga 602 se sitúa en el seno, o por debajo, de una zona de gradiente térmico 640, en relación con la toma 202 de agua. Semejante configuración puede reducir o eliminar la admisión de concentrado que es descargado dentro del sistema 200 de purificación de agua. En realizaciones en las que la toma 202 de agua comprende una abertura en el casco de la embarcación y el calado de la embarcación 101 es menor que la profundidad de la capa superficial isotérmica mezclada por el viento, perteneciente a una masa de agua circundante, el miembro 601 puede extenderse en el seno, o por debajo, de una zona de gradiente térmico estacional, de tal manera que la pluralidad de lumbreras de descarga se disponen en el seno del gradiente térmico estacional o por debajo de éste. Por ejemplo, el calado de barcos que tienen un tonelaje de peso muerto, o de porte bruto, de menos de 200.000, es, típicamente, de menos de 20 m, y también menor que la profundidad de la capa isotérmica mezclada por el viento. Cabrá esperar que los captadores de agua de mar dispuestos por debajo de la línea de flotación, en la parte delantera de la embarcación 101, aspiren agua desde la capa isotérmica mezclada por el viento.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 7, en otra realización, el sistema 207 de descarga de concentrado comprende un miembro 701 que tiene una pluralidad de lumbreras 702 de descarga de concentrado, de tal manera que el miembro 701 flota sobre la superficie del agua gracias al uso de unos pontones de soporte o de una catenaria que tiene pontones de soporte, o bien el miembro 701 puede ser flotante por sí mismo.

En otra realización, cada lumbrera de descarga de concentrado del sistema 207 de descarga de concentrado puede estar montada en unos dispositivos de dispersión que permiten que las lumbreras de descarga se desplacen en un recorrido semiesférico completo. Los dispositivos de dispersión pueden comprender una junta universal, una unión de eslabón giratorio, una junta cardan, una unión de bola y receptáculo, o rótula, u otros dispositivos similares conocidos por una persona experta en la técnica. Gracias a la oscilación o movimiento de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado, el concentrado debe ser dispersado más uniformemente en el seno del agua circundante.

En otra realización, el sistema 207 de descarga de concentrado puede comprender, adicionalmente, una bomba para aumentar la presión de agua del concentrado antes de ser éste descargado a través de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado.

En otra realización, la embarcación 101 comprende, adicionalmente, un sistema de recuperación del calor, en comunicación con el escape de una fuente de potencia, con el sistema 201 de toma de agua, con el sistema de control 210 y con el sistema de ósmosis inversa 204. El sistema de recuperación de calor puede utilizar la energía térmica generada por una o más fuentes de potencia para calentar el agua captada por el sistema 201 de toma de agua, antes de que el agua pase a una membrana de ósmosis inversa 206.

En otra realización, la embarcación 101 puede comprender, de manera adicional, un sistema intercambiador de calor en comunicación con el sistema de ósmosis inversa 204 y con el sistema 207 de descarga de concentrado. El sistema intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor y un sistema de enfriamiento. El sistema intercambiador de calor reduce la temperatura del concentrado hasta, o aproximadamente hasta, la temperatura del agua que rodea la embarcación 101. Puesto que el concentrado tiene, normalmente, una temperatura elevada en comparación con la temperatura del agua de admisión, la instalación de un sistema intercambiador de calor operativo entre el sistema de ósmosis inversa 204 y el sistema 207 de descarga de concentrado proporciona la ventaja de reducir o eliminar todo impacto en el ecosistema circundante que pudiera resultar de la descarga de concentrado a una temperatura elevada. En otra realización, un sistema intercambiador de calor está en comunicación con otros sistemas de la embarcación 101.

Haciendo referencia, seguidamente, a la Figura 8, en otra realización, el sistema 200 de purificación de agua comprende un sistema 201 de admisión o toma de agua, el cual comprende una toma 202 de agua y una bomba 203 de toma de agua, un tanque de almacenamiento 830, un sistema de tratamiento previo 840, un sistema de ósmosis inversa 204, que comprende una bomba de alta presión 205 y una membrana de ósmosis inversa 206, un sistema 207 de descarga de concentrado, un sistema 208 de trasiego de producto de filtración, el cual comprende una bomba 209 de trasiego de producto de filtración, un sistema 810 de recuperación de energía y un tanque 220 de almacenamiento de producto de filtración. El sistema 810 de recuperación de energía es susceptible de hacerse funcionar para recuperar o convertir en electricidad la energía asociada a la presión del concentrado.

El tanque de almacenamiento 830 se encuentra en comunicación con la bomba 203 de toma de agua y con el sistema de tratamiento previo 840. El sistema de tratamiento previo 840 se encuentra en comunicación con el tanque de almacenamiento 830 y con la bomba de alta presión 205. El dispositivo 810 de recuperación de energía está en comunicación o conexión con el lado de alta presión de la membrana de ósmosis inversa 206, con la bomba de alta presión 205 y con el sistema 207 de descarga de concentrado.

En una realización, el sistema de tratamiento previo 840 comprende al menos uno de entre un sistema de filtración previa de residuos, un depósito y un tanque o cámara de compensación. Se usa, típicamente, un sistema de filtración de residuos para garantizar un comportamiento estable y duradero del sistema de ósmosis inversa, así como la vida de la membrana. El sistema de filtración previa de residuos puede incluir la aclaración, la filtración, la ultra-filtración, el ajuste del pH, la extracción del cloro libre, la adición de desincrustante y la filtración con cartuchos de 5 micrómetros (micras).

En una realización, el sistema de tratamiento previo 840 comprende una pluralidad de sistemas de tratamiento previo (no mostrados). En aguas cálidas y claras, generalmente es suficiente un solo sistema de tratamiento previo 840. Sin embargo, temperaturas más frías del agua natural o de partida (así como aguas más contaminadas) pueden requerir varias etapas de tratamiento previo. Si bien la embarcación 101 puede ser construida ex profeso para un lugar predeterminado, y, por tanto, con un único sistema de tratamiento previo 840, el hecho de dotar la embarcación 101 con una pluralidad de sistemas de tratamiento previo puede hacer posible que la embarcación 101 opere en una amplia variedad de entornos en todo el mundo. Semejante realización para la embarcación 101 puede mejorar la flexibilidad en la planificación de la respuesta gubernamental o de las Naciones Unidas ante un desastre en el cual los lugares o zonas catastróficas y las condiciones medioambientales no pueden ser fácilmente anticipadas o no es posible hacer previsiones adecuadas para ellas.

El sistema de recuperación de energía 810 es susceptible de hacerse funcionar para recuperar o convertir la energía asociada a la presión del concentrado. Ejemplos de un sistema de recuperación de energía 810 incluyen dispositivos tales como una turbina. La energía recuperada puede ser utilizada para suprimir una etapa de la bomba de alta presión 205, a fin de contribuir a la impulsión entre etapas en un sistema de purificación de agua de dos etapas, o bien para generar electricidad.

Haciendo referencia, a continuación, a las Figuras 9 a 12, en general, en otra realización, la embarcación 101 comprende, adicionalmente, un sistema de mezcla en comunicación con el sistema de ósmosis inversa 204 y con el sistema 207 de descarga de concentrado. El sistema de mezcla es capaz de mezclar el concentrado con agua tomada directamente de la masa de agua circundante, antes de la descarga del concentrado. Tal sistema es susceptible de hacerse funcionar para diluir y/o enfriar el concentrado antes de que éste sea devuelto a la masa de agua circundante.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 9, en una realización, un sistema de mezcla comprende un tanque de mezcla 905, el cual comprende una entrada 910 de concentrado, una salida 915 de concentrado, un sistema 920 de admisión o toma de agua de mezcla, que comprende una toma de agua y una bomba, una serie de pantallas deflectoras 925 y una barrera de mezcla 935, la cual comprende una pluralidad de aberturas 935, de tal manera que el agua captada a través del sistema 920 de toma de agua de mezcla (es decir, agua fresca) y el concentrado son forzados a pasar a través de la barrera de mezcla y mezclados antes de fluir al sistema 207 de descarga de concentrado. El tamaño, la forma, la posición y el número de aberturas 935 se seleccionan para optimizar la mezcla del concentrado con el agua fresca. Las aberturas 935 deberán inducir una turbulencia en los fluidos que fluyen a través de la barrera de mezcla 930. La barrera de mezcla 930 se extiende desde uno de los lados del tanque de mezcla 905 hasta el lado opuesto del tanque de mezcla 905. Las pantallas deflectoras adyacentes están unidas o acopladas a lados opuestos del tanque de mezcla 905. Las pantallas deflectoras están dispuestas en una relación escalonada, de tal manera que una porción de cada pantalla deflectora 925 se solapa con una pantalla deflectora adyacente 925. El fluido que pasa a través de la barrera de mezcla 930 debe fluir por un camino tortuoso antes de llegar al sistema 207 de descarga de concentrado.

En otra realización (no ilustrada), el sistema de mezcla comprende un tanque de mezcla que comprende una entrada de concentrado, una salida de concentrado, un sistema de toma de agua de mezcla, el cual comprende una toma de agua y una bomba, así como cualquier dispositivo capaz de formar una mezcla sustancialmente homogénea a partir del concentrado y del agua fresca. Ejemplos de tales dispositivos incluyen mezcladores de palas de alta velocidad y un mezclador estático.

Al mezclar el concentrado con el agua fresca, el sistema 200 de purificación de agua es capaz de retornar un concentrado diluido de vuelta a la masa de agua circundante. Por ejemplo, si la masa de agua circundante contenía un total de sólidos disueltos (TDS -"total dissolved solids") de 30.000 mg/l y el sistema de purificación de agua funciona para una recuperación del 50% de producto de filtración, entonces TDS del concentrado será de aproximadamente 60.000 mg/l. Al mezclar agua fresca con el concentrado, el TDS del concentrado diluido será de entre 60.000 y 30.000 TDS.

En otra realización, la toma de agua del tanque de mezcla es susceptible de hacerse funcionar para proporcionar agua de dilución al tanque de mezcla que tiene un TDS por debajo del TDS del agua que rodea la embarcación. Ejemplos de tales fuentes de agua de dilución incluyen producto de filtración procedente del sistema de ósmosis inversa y agua de lluvia recogida sobre la embarcación o sobre otra embarcación, si bien no están limitadas a éstos.

En otra realización, la toma de agua del sistema de mezcla es la misma toma de agua que la toma 202 del sistema 201 de toma de agua. En otra realización, la toma de agua del sistema de mezcla es una toma de agua independiente. Las pantallas deflectoras pueden estar orientadas horizontal, transversal o longitudinalmente.

Haciendo referencia, a continuación, a las Figuras 10, 11 y 12, en una realización, el tanque de mezcla 905 del sistema de mezcla comprende un compartimiento 109 en la embarcación 101. Como se muestra en la Figura 10, en una realización, las pantallas deflectoras 925 están orientadas transversalmente. Según se muestra en la Figura 11, en una realización, las pantallas deflectoras 925 están orientadas longitudinalmente. De acuerdo con lo mostrado en la Figura 12, en una realización, las pantallas deflectoras 925 se encuentran orientadas horizontalmente.

Haciendo referencia, de nuevo, a la Figura 1A, en otra realización, la embarcación 101 comprende, adicionalmente, un tanque de almacenamiento de producto de filtración que comprende compartimientos 109 para el producto de filtración, de tal manera que el tanque de almacenamiento de producto de filtración está en comunicación con el sistema de ósmosis inversa 204 y con el sistema 208 de trasiego de producto de filtración. En otra realización, la embarcación 101 comprende, adicionalmente, un sistema de envasado 110 en comunicación con el tanque de almacenamiento de producto de filtración. El sistema de envasado 110 incluye bombas de extracción que alimentan unas líneas o conducciones para la extracción de producto de filtración al exterior del tanque de almacenamiento de producto de filtración. El sistema de envasado 110 puede ser empleado en situaciones de emergencia en las que no se ha instalado o ha resultado dañada una infraestructura para distribuir el producto de filtración.

En otra realización, el sistema 200 de purificación de agua de la embarcación 101 comprende, adicionalmente, un sistema de tratamiento de producto de filtración en comunicación con el lado de baja presión de la membrana de ósmosis inversa 206 y con el sistema 209 de trasiego de producto de filtración. En una realización, el sistema de tratamiento de producto de filtración comprende un sistema de control de la corrosión. En otra realización, el sistema de tratamiento de producto de filtración comprende un sistema de desinfección de producto de filtración. En otra realización, el sistema de tratamiento de producto de filtración comprende un sistema de acondicionamiento de producto de filtración para ajustarlos a las características gustativas del producto de filtración. En otra realización, el sistema de tratamiento de producto de filtración comprende un sistema de control de la corrosión, un sistema de desinfección de producto de filtración y un sistema de acondicionamiento de producto de filtración. En otra realización, el sistema de tratamiento de producto de filtración se encuentra ubicado operativamente después del sistema 208 de trasiego de producto de filtración. Véase, por ejemplo, más adelante, la descripción de una realización del sistema de distribución 1330 instalado en tierra.

En otra realización, la embarcación 101 comprende una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa 104, de tal modo que la embarcación 101 es capaz de producir de 5.000 a 450.000 metros cúbicos de producto de filtración al día (aproximadamente entre 1 y 100 millones de galones de producto de filtración al día). En otras realizaciones, la cantidad de agua que la embarcación 101 es capaz de producir dependerá de la aplicación y del tamaño de la embarcación 101 que se utilice.

En otra realización, la embarcación 101 tiene un tonelaje de peso muerto o de porte bruto (dwt -"dead weight tonnage") de entre aproximadamente 10.000 y 500.000 toneladas. En otra realización, la embarcación 101 tiene un dwt de entre aproximadamente 30.000 y 50.000 toneladas. En otra realización, la embarcación 101 tiene un dwt de entre aproximadamente 65.000 y 80.000 toneladas. En otra realización, la embarcación 101 tiene un dwt de aproximadamente 120.000 toneladas. En otra realización, la embarcación 101 tiene un dwt de entre aproximadamente 250.000 y 300.000. En otra realización, el dwt de la embarcación 101 depende de la aplicación de que se trate, de la altura de borda mínima para mantener la embarcación 101 a flote, y/o de la capacidad de producción deseada para la embarcación 101.

En vez de purificar el agua utilizando métodos de ósmosis inversa, la embarcación 101 puede ser equipada con otras tecnologías de desalinización o purificación de agua. Por ejemplo, la embarcación puede ser equipada con evaporación por vacío en múltiples etapas, destilación de múltiples efectos o destilación por compresión de vapor mecánica.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 16, en realizaciones en las que la embarcación 101 está amarrada, el sistema 201 de toma de agua comprende un miembro 2701 de toma de agua que se extiende desde el caso de la embarcación 101. El miembro 2701 tiene una toma 2702 de agua en el extremo distal, o más distante, del miembro 2701 de toma de agua. En realizaciones independientes (no ilustradas), el miembro 2701 de toma de agua puede tener una pluralidad de tomas 2702 de agua, y la(s) toma(s) 2702 de agua puede(n) estar situada(s) en posiciones distintas del extremo distal del miembro 2701 de toma de agua. En otra realización, el miembro 2701 de toma de agua se extiende en el seno, o por debajo, de una zona de gradiente térmico 2740 y las lumbreras de descarga de concentrado están situadas por encima de la zona de gradiente térmico 2740.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 17, en realizaciones en las que la embarcación 101 se encuentra amarrada, el sistema 201 de toma de agua comprende un miembro 2801 de toma de agua que se extiende desde el casco de la embarcación 101. El miembro 2801 de toma de agua tiene una toma 2802 de agua situada en el extremo distal del miembro 2801 de toma de agua. En realizaciones independientes (no ilustradas), el miembro 2801 de toma de agua puede tener una pluralidad de tomas 2802 de agua, y las tomas 2802 de agua pueden estar situadas en posiciones diferentes del extremo distal del miembro 2801 de toma de agua. La embarcación 101 de la Figura 17 comprende, adicionalmente, un miembro 2851 de descarga de concentrado que se extiende hacia abajo desde el caso de la embarcación 101, con una pluralidad de lumbreras 2852 de descarga situadas en el miembro 2851. El miembro 2801 de toma de agua se extiende en el seno, o por debajo, de la zona de gradiente térmico 2840, de tal manera que cada toma 2802 de agua queda dispuesta en el seno, o por debajo, de la zona de gradiente térmico 2840. Por otra parte, las lumbreras de descarga 2852 están situadas por encima de la zona de gradiente térmico 2840. En otra realización (no ilustrada), la posición de la toma 2802 de agua y de las lumbreras 2852 de descarga de concentrado puede invertirse, de tal manera que la toma 2802 de agua esté situada por encima de la zona de gradiente térmico 2840 en la que está situada la pluralidad de lumbreras 2852 de descarga de concentrado.

El plancton es la base sustentadora de los ecosistemas tanto marinos como de agua dulce. La comunidad del plancton que es similar a la flora se conoce cono fitoplancton, y la comunidad del plancton similar a la fauna se conoce como zooplancton. La mayor parte del fitoplancton sirve de alimento al zooplancton. La producción de fitoplancton es mayor, por lo común, entre 5 y 10 metros bajo la superficie del océano. Como en lugares por debajo de 20 metros penetra escasa luz solar, si es que lo hace, la mayor parte del fitoplancton se encuentra por encima de los 20 metros.

Puesto que el fitoplancton es el fundamento de una gran parte del ecosistema y del océano, una realización de la presente invención es susceptible de hacerse funcionar para reducir el daño ocasionado en un ecosistema como resultado de la captación de plancton al interior del sistema de purificación de agua. Específicamente, el sistema es susceptible de hacerse funcionar para admitir agua al interior del sistema de toma de agua a diversas profundidades, a fin de reducir la captación de plancton. En una realización, el sistema de toma de agua es susceptible de hacerse funcionar para captar agua a una profundidad por debajo de 10 m. El calado de los barcos que tienen un dwt de más de 100.000 toneladas es, por lo común, de al menos 10 m. Los captadores de agua de mar emplazados en las zonas más bajas del casco de los barcos que tienen un calado de más de 10 metros, pueden captar agua por debajo de 10 metros y reducir, potencialmente, cualquier captación de plancton al interior del sistema de purificación de agua.

En otra realización, el sistema de toma de agua es susceptible de hacerse funcionar para captar agua por debajo de profundidades de más de 10 metros. Los miembros de toma de agua según se muestra en la Figura 16 (2701) y en la Figura 17 (2801) son susceptibles de hacerse funcionar para admitir agua a profundidades por debajo de 10 metros y reducir toda captación de plancton al interior del sistema de purificación de agua.

En otra realización, la embarcación y el sistema de purificación de agua son susceptibles de hacerse funcionar para permitir a un operario escoger entre utilizar un captador de agua de mar o un miembro de toma de agua con el fin de admitir agua al interior del sistema de purificación de agua. Un operario puede escoger utilizar un captador de agua de mar o un miembro de toma de agua para captar el agua, basándose en la posición y la profundidad de los gradientes térmicos en el agua que rodea la embarcación, y basándose en la cantidad de plancton a cualquier profundidad particular. En una realización adicional, la embarcación está equipada con instrumentación y sensores para permitir a un operario detectar la presencia de gradientes térmicos y/o de poblaciones de plancton, y su profundidad, en la masa de agua circundante. Además, en el caso de que se detecten grandes cantidades de plancton, la instrumentación y los sensores pueden ayudar a un operario a navegar y a operar en zonas de la masa de agua circundante que contengan menor cantidad de plancton o que contengan gradientes térmicos que optimicen toda reducción en la mezcla de concentrado de descarga en el agua captada al interior del sistema de purificación.

Haciendo referencia, seguidamente, a la Figura 18, en otro aspecto, la presente invención proporciona un método 2301 para producir un producto de filtración en una estructura flotante, que comprende: generar producto de filtración, de tal manera que se produce un concentrado 2310; y descargar el concentrado a seno del agua circundante a través de un sistema de descarga de concentrado que comprende una pluralidad de lumbreras 2320 de descarga de concentrado.

En una realización del método 2301, la etapa de generar un producto de filtración comprende bombear agua a través de un sistema de ósmosis inversa que comprende una bomba de alta presión y un elemento de filtro que comprende una membrana de ósmosis inversa, de tal modo que se produce un concentrado en el lado de alta presión de la membrana de ósmosis inversa.

En otra realización, el método 2301 comprende, adicionalmente, la etapa de hacer que la estructura flotante se desplace por el agua mientras se descarga el concentrado.

En otra realización, el método 2301 comprende bombear el agua que se ha de purificar a través de una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa en una configuración en paralelo.

En otra realización, el método 2301 comprende, adicionalmente, la etapa de hacer que la estructura flotante se desplace por el agua según una trayectoria seleccionada de entre el grupo consistente en una trayectoria sustancialmente circular, una trayectoria oscilante, una línea recta y cualquier otra trayectoria que se determine mediante el ensayo como la más ventajosa para dispersar el concentrado en el seno del agua circundante y en las corrientes de agua.

En otra realización, el método 2301 comprende, adicionalmente, la etapa de hacer que la estructura flotante permanezca sustancialmente fija con respecto a una posición de tierra y hacer que el concentrado se disperse por las corrientes de agua.

En otra realización del método 2301, la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado se disponen en la embarcación de tal manera que una parte sustancial del concentrado de descarga se mezcla con el agua circundante por medio de un dispositivo de propulsión de la estructura flotante. En otra realización del método 2301, la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado pueden situarse por encima o por debajo de la línea de flotación de la estructura flotante. En otra realización del método 2301, la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado se colocan de tal modo que el concentrado de descarga sea capaz de propulsar la embarcación de manera auxiliar o como único dispositivo de propulsión.

En otra realización del método 2301, el método puede comprender, adicionalmente, la etapa de mezclar el concentrado con agua captada directamente de la masa de agua circundante antes de descargar el concentrado.

En una realización, la etapa de mezclar el concentrado con agua captada directamente de la masa de agua circundante, comprende hacer pasar el concentrado y el agua captada directamente de la masa de agua circundante, conjuntamente a través de una serie de pantallas deflectoras antes de ser descargados a través de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado. Las pantallas deflectoras pueden estar orientadas horizontal, transversal o longitudinalmente. Las pantallas deflectoras adyacentes están unidas o acopladas a lados opuestos del tanque de mezcla. Las pantallas deflectoras están dispuestas en posiciones relativas escalonadas, de tal modo que una porción de cada pantalla deflectora se solapa con una pantalla deflectora adyacente. El agua captada y el concentrado siguen un camino tortuoso antes de llegar al sistema de descarga de concentrado.

En otra realización del método 2301, el concentrado se mezcla con agua procedente de la masa de agua circundante, dentro del miembro de descarga de concentrado. El agua procedente de la masa de agua circundante es aspirada al interior del miembro de descarga por medio de un aspirador que genera una succión a medida que el concentrado fluye al interior del miembro de descarga. El concentrado es subsiguientemente mezclado con el agua aferente, antes de que se descargue la mezcla. El concentrado es descargado de una forma que aumenta o mejora la mezcla del concentrado con la masa de agua circundante.

En otra realización del método 2301, la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado se sitúan físicamente de manera tal, que una parte del concentrado descargado a través de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado es susceptible de ser mezclada con el agua que rodea la embarcación por el dispositivo de propulsión.

En una realización del método 2301 que comprende una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa, se conecta a cada sistema de ósmosis inversa un sistema independiente de descarga de concentrado.

En una realización del método 2301 que comprende una pluralidad de sistemas de ósmosis inversa, el concentrado descargado desde cada sistema de ósmosis inversa es recogido dentro de una o más tuberías colectoras, puentes o jácenas de cajeado estructural o túneles orientados longitudinalmente. A intervalos a lo largo de la estructura flotante, una pluralidad de lumbreras de descarga permite que el concentrado sea descargado a lo largo de una porción sustancial de la longitud o eslora de la estructura flotante.

En otra realización del método 2301, cada lumbrera de descarga de concentrado incorpora una parrilla diseñada para ayudar a la mezcla con la masa de agua circundante, al tener unas aberturas orientadas de forma divergente. Puede utilizarse también una rejilla con salientes de dan al interior de las aberturas de la rejilla con el fin de contribuir a la mezcla.

En otra realización del método 2301, las lumbreras de descarga de concentrado se configuran de una forma similar a las toberas de escape de un reactor de combate F-15, de tal modo que las lumbreras de descarga de concentrado pueden modificar su circunferencia o contorno y pueden también cambiar la dirección del flujo del concentrado.

En una realización del método 2301 en la que la estructura flotante está amarrada o se encuentra, de otro modo, estacionaria, el concentrado de descarga puede ser descargado a través de un miembro que se extiende hacia abajo desde el casco de la embarcación o sobre la borda de la embarcación, con una pluralidad de lumbreras de descarga dispuestas en el miembro. Dependiendo de diversos factores tales como la profundidad del agua, la temperatura del agua, las corrientes marinas y el ecosistema circundante, el miembro puede extenderse hasta la profundidad o profundidades que optimizan la mezcla del concentrado con la masa de agua circundante. En otra realización, el miembro que tiene una pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado puede flotar sobre la superficie del agua gracias al uso de unos pontones de soporte o de una catenaria que tiene pontones de soporte, o bien por la flotabilidad intrínseca del miembro.

En otra realización del método 2301, cada lumbrera de descarga de concentrado puede estar montada en unos dispositivos de dispersión que permiten que las lumbreras de descarga se desplacen en un recorrido semiesférico completo. Los dispositivos de dispersión pueden comprender una junta universal, una unión de eslabón giratorio, una junta cardan, una unión de bola y receptáculo, o rótula, u otros dispositivos similares conocidos por una persona experta en la técnica. Gracias a la oscilación o movimiento de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado, el concentrado debe ser dispersado más uniformemente en el seno del agua circundante.

En otra realización del método 2301, el concentrado puede presurizarse adicionalmente antes de ser descargado a través de la pluralidad de lumbreras de descarga de concentrado.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 13, se muestra en ella un sistema 1601 para mitigar el impacto medioambiental de un sistema de purificación de agua de una embarcación 1610 en un entorno marítimo. El sistema de purificación de agua (no mostrado) produce un producto de filtración y un concentrado. El sistema de purificación de agua puede ser similar al interiormente descrito. Alternativamente, pueden utilizarse cualesquiera otros sistemas de purificación de agua adecuados. Típicamente, el producto de filtración producido incluye agua desalada y el concentrado producido incluye una salmuera.

En una realización, el sistema 1601 incluye unos medios de mezcla para controlar el nivel o grado de sólidos totales disueltos del concentrado que es descargado desde la embarcación 1601 a la masa de agua circundante. Según se ha descrito anteriormente con mayor detalle, los medios de mezcla son susceptibles de hacerse funcionar para diluir el concentrado y/o para regular la temperatura del concentrado descargado desde la embarcación 1610.

En una realización, el sistema 1601 incluye medios para descargar el concentrado. Generalmente, los medios de descarga de concentrado son susceptibles de hacerse funcionar para mezclar el concentrado con agua de partida antes de que se descargue el concentrado en la masa de agua circundante. En otra realización, los medios de descarga de concentrado son susceptibles de hacerse funcionar para mezclar el concentrado con agua que tiene un total de sólidos disueltos por debajo del grado de sólidos totales disueltos de la masa de agua circundante, antes de la descarga. Los medios de descarga de concentrado pueden ser similares a los que se han descrito anteriormente.

En una realización, los medios de descarga de concentrado incluyen una parrilla u otro dispositivo de dispersión. Por ejemplo, la parrilla puede incluir una pluralidad de aberturas orientadas de forma divergente. En otro ejemplo, la parrilla puede incluir una pluralidad de salientes dispuestos en la pluralidad de aberturas. La parrilla puede estar configurada según se ha descrito en lo anterior y con referencia a las Figuras 5A y 5B. Alternativamente, la rejilla puede estar configurada en otros medios alternativos.

En otra realización, los medios de dispersión de concentrado incluyen un miembro de descarga que se extiende desde una embarcación, y una pluralidad de orificios dispuestos en el miembro de descarga. El miembro de descarga puede incluir una pluralidad de tubos de descarga, de manera que cada uno de los tubos de descarga se extiende hasta una profundidad diferente. El miembro de descarga puede incluir una manguera flotante, la cual se extiende, generalmente, desde la cubierta principal de la embarcación hasta dentro del agua. El miembro de descarga puede incluir también una catenaria. Otros medios de dispersión alternativos pueden ser como los descritos anteriormente. Es posible utilizar otras estructuras y medios de dispersión adecuados.

Haciendo referencia, a continuación, a la Figura 14, se muestra en ella un sistema 1701 para producir y transferir energía a un sistema de distribución emplazado en tierra. El sistema 1701 comprende una embarcación 1710. La embarcación 1710 comprende medios para producir energía 1703. El sistema 1701 también comprende unos medios 1720 emplazados en tierra con el fin de transferir energía desde la embarcación 1710 a un sistema de distribución 1740 emplazado en tierra. En una realización, la capacidad de los medios de producción de energía 1703 comprende un intervalo entre aproximadamente 10 megavatios y 100 megavatios.

En una realización, la embarcación 1710 comprende un tonelaje de peso muerto o de porte bruto comprendido en el intervalo entre aproximadamente 10.000 y 500.000 toneladas. Tal y como se ha descrito anteriormente, la embarcación 1710 puede ser un buque cisterna monocasco reconfigurado o modificado. Pueden reconfigurarse o adaptarse otras embarcaciones adecuadas, tales como barcazas o gabarras y otras embarcaciones mercantes y buques de guerra retirados (en reserva). Alternativamente, la embarcación 1710 puede ser construida ex profeso, es decir, diseñada y construida especialmente para una aplicación particular.

En una realización, los medios de producción de energía 1703 comprenden un transformador de suministro (no mostrado), un motor (no mostrado), un convertidor de frecuencia (no mostrado) y un control del motor (no mostrado). El convertidor de frecuencia es susceptible de hacerse funcionar para controlar una velocidad y un par del motor. Preferiblemente, los medios de producción de energía 1703 comprenden un accionamiento de propulsión de excitación eléctrica, que es conocido en la técnica. Generalmente, el transformador está en comunicación o conexión con el motor y con el convertidor de frecuencia. Típicamente, el control del motor está en comunicación o conexión con el transformador, con el motor y con el convertidor de frecuencia. El motor puede ser un motor de accionamiento o un motor-generador eléctrico.

Típicamente, los medios de producción de energía 1703 están dispuestos totalmente por debajo de la cubierta principal. En una realización alternativa, los medios de producción de energía 170 pueden disponerse en y por encima de la cubierta principal, al igual que por debajo de la cubierta principal. Por otra parte, los medios de producción de energía 1703 pueden ser complementados con generadores eléctricos temporales u ocasionales (no mostrados), tales como, por ejemplo, generadores diesel.

Preferiblemente, el motor es un motor de CA (corriente alterna -"AC [alternating current]"). La velocidad del motor puede ser controlada variando la tensión y la frecuencia de su alimentación. El convertidor de frecuencia es susceptible de hacerse funcionar para crear una salida de frecuencia variable. El convertidor de frecuencia puede también proporcionar un control sin saltos de las corrientes alternas trifásicas desde cero hasta la máxima frecuencia de salida, correspondiente a una velocidad del árbol deseada, tanto avante como marcha atrás. En otra realización, los medios de producción de energía comprenden una pila de combustible (no mostrada). Alternativamente, pueden utilizarse otros medios de producción de energía adecuados, tales como, por ejemplo, motores diesel marinos convencionales, o bien plantas nucleares o de vapor a base de combustibles fósiles.

Los medios de transferencia de energía 1720 comprenden medios 1725 para sincronizar la energía procedente de la embarcación 1710 con el sistema de distribución 1740 instalado en tierra. Tal y como se ha descrito anteriormente, los medios de transferencia de energía 1720 consisten en un sistema instalado en tierra, o de emplazamiento costero. El uso de unos medios de trasferencia de energía 1720 instalados en tierra, en lugar de medios de transferencia de energía emplazados a bordo de un barco, permite a la embarcación 1710 maximizar su espacio limitado para la generación de energía y para otras funciones adicionales. Además, unos medios de transferencia de energía 1720 emplazados en tierra se han configurado por las autoridades energéticas locales para conectarse al sistema de distribución 1740 emplazado en tierra. De esta forma, la embarcación 1710 no tendrá que ser modificada para adaptarse a las variaciones entre los diferentes sistemas de malla.

En una realización, los medios de sincronización 1725 comprenden un transformador elevador de generador (no mostrado) y un segundo convertidor (no mostrado). El transformador elevador de generador es susceptible de hacerse funcionar para elevar una tensión procedente de la embarcación 1710 hasta una tensión sustancialmente igual a la del sistema de distribución 1740 emplazado en tierra. Por ejemplo, el transformador elevador de generador puede elevar la tensión procedente de la embarcación 1710, esto es, 600 V, hasta 38 kV, que es la tensión del sistema de distribución 1740 emplazado en tierra. En otro ejemplo, el transformador elevador de generador puede elevar la tensión procedente de la embarcación 1710, esto es 600 V, hasta 69 kV, que es la tensión del sistema de distribución 1740 instalado en tierra.

El segundo convertidor es susceptible de hacerse funcionar para sincronizar la energía procedente de la embarcación 1710 con el sistema de distribución 1740 instalado en tierra. Por ejemplo, el segundo convertidor puede convertir potencia de CC (corriente continua -"DC [direct current]") procedente de la embarcación 1710 en la potencia de CA del sistema de distribución 1740 emplazado en tierra. Como otro ejemplo, el segundo convertidor puede convertir la fase de la potencia procedente de la embarcación 1710 en la fase de la potencia del sistema de distribución 1740 instalado en tierra.

El sistema de distribución 1740 con base en tierra puede incluir una malla o red eléctrica para suministrar y transportar energía eléctrica a usuarios finales comerciales, industriales y/o residenciales. Tal sistema de distribución 1740 emplazado en tierra incluye, generalmente, torres de transmisión o distribución, líneas de potencia aéreas o subterráneas, subestaciones, transformadores, convertidores y cables, tales como reductores de servicio, si bien no está limitado por éstos. Alternativamente, es posible utilizar otros sistemas de distribución instalados en tierra adecuados.

Haciendo referencia seguidamente a la Figura 15, se muestra en ella un sistema 1801. El sistema 1801 comprende una embarcación 1810 susceptible de hacerse funcionar para producir agua desalada y electricidad. El sistema 1801 incluye también medios (no mostrados) para suministrar el agua desalada desde la embarcación 1810 a un sistema 1830 de distribución de agua instalado en tierra y medios 1820 para transferir la electricidad de la embarcación 1810 a un sistema de distribución eléctrica 1840 emplazado en tierra.

En una realización, la embarcación 1810 comprende un tonelaje de peso muerto comprendido en un intervalo entre aproximadamente 10.000 y 500.000 toneladas. Tal y como se ha descrito anteriormente, la embarcación 1810 puede ser un buque cisterna monocasco reconfigurado. Pueden reconfigurarse o adaptarse otras embarcaciones adecuadas, tales como barcazas y otras naves mercantes. Alternativamente, la embarcación 1810 puede ser hecha ex profeso para esta aplicación particular.

Generalmente, la embarcación 1810 es susceptible de hacerse funcionar para producir agua desalada dentro de un intervalo entre aproximadamente 3,78 millones de litros al día y 378 millones de litros al día (entre 1 millón de galones al día y 100 millones de galones al día). Típicamente, la embarcación 1810 produce agua desalada de la forma que se ha descrito anteriormente y, por tanto, no se repetirá aquí. Pueden utilizarse, alternativamente, otros medios adecuados para producir agua desalada. Generalmente, la capacidad de la embarcación 1810 para producir electricidad se encuentra en un intervalo entre aproximadamente 10 megavatios y 100 megavatios.

Mientras la embarcación 1810 está produciendo agua desalada, la embarcación 1810 se encuentra, generalmente, mar adentro, según la referencia 1803. Una vez que la embarcación 1810 ha producido su capacidad de agua desalada -o cuando la embarcación 1810 ha producido tanto como se desea o necesita-, la embarcación 1810 se dirige a la costa 1802 y se atraca o amarra cerca de un embarcadero 1830. La entrega o descarga del agua desalada al sistema de distribución 1830 emplazado en tierra puede durar aproximadamente 12 horas, lo cual, por supuesto, puede variar dependiendo de la cantidad de agua que se ha de entregar desde la embarcación 1810.

En una realización, los medios para entregar el agua desalada desde la embarcación 1810 al sistema 1830 de distribución de agua emplazado en tierra, incluyen un sistema de tuberías 1832. Pueden utilizarse, alternativamente, otras realizaciones adecuadas. El sistema de tuberías 1832 se encuentra en comunicación con el sistema 1830 de distribución de agua instalado en tierra.

El sistema 1830 de distribución de agua instalado en tierra incluye, generalmente, al menos un tanque 1833 de almacenamiento de agua, una estación de bombeo 1836, y una conducción de tubería o red de tuberías 1835. En una realización, el sistema de distribución instalado en tierra puede incluir una pluralidad de tanques 1833 situados en un único parque de tanques o estar distribuido en diversos emplazamientos a lo largo de la costa 1802. La red de tuberías 1835 puede interconectar la pluralidad de tanques 1833. Adicionalmente, la red de tuberías 1835 puede comunicar el suministro de agua con estaciones individuales de bombeo (no mostradas) y/o con los usuarios finales (no mostrados), tales como usuarios industriales o residenciales.

En una realización, el sistema 1830 de distribución de agua instalado en tierra puede incluir una estación de suministro química (no mostrada) para ajustar una pluralidad de parámetros de calidad del agua. La estación de suministro química puede ajustar parámetros de calidad del agua tales como el pH, el control de corrosión y la fluoración, según se desee. Otros parámetros de calidad del agua adecuados pueden ser ajustados por la estación de suministro química. En una realización, la estación de suministro química está situada aguas arriba de los tanques de almacenamiento 1833. En otra realización, la estación de suministro química está dispuesta aguas abajo de los tanques de almacenamiento 1833 y aguas arriba de la estación de bombeo 1836. Alternativamente, la estación de suministro química puede estar dispuesta en otras ubicaciones adecuadas.

En una realización alternativa, el agua desalada puede ser trasvasada desde la embarcación 1810 a un sistema de transporte con base en tierra (no mostrado), para su entrega directamente a los usuarios finales o a instalaciones de almacenamiento de agua alternativas. El sistema de transporte con base en tierra puede incluir una pluralidad de camiones cisterna o una red de transporte por carretera (no mostrada). El sistema de transporte con base en tierra puede incluir una vía férrea o una red de ferrocarril. Adicionalmente, el sistema de transporte con base en tierra puede incluir una combinación de una red de transporte por carretera y una red de ferrocarril.

Mientras la embarcación 1810 está entregando el agua desalada a un sistema 1830 de distribución de agua emplazado en tierra, la embarcación 1810 puede generar electricidad para su transferencia a un sistema de distribución eléctrica 1840 emplazado en la costa. Generalmente, un megavatio es suficiente para proporcionar energía a 1.000 hogares norteamericanos típicos. Así, pues, si la capacidad de la embarcación 1810 es de 100 megavatios, la embarcación 1810 es capaz de proporcionar energía a aproximadamente 100.000 hogares. Además de proporcionar agua desalada, la embarcación 1810 puede proporcionar una energía crucialmente necesaria para contribuir a aliviar el sufrimiento en zonas golpeadas por un desastre, al proporcionar energía a hospitales y otra infraestructura de emergencia, así como a los hogares.

En una realización, la embarcación 1810 comprende un transformador de suministro (no mostrado), un motor (no mostrado), un convertidor de frecuencia (no mostrado) y un control de motor (no mostrado). El convertidor de frecuencia es susceptible de hacerse funcionar para controlar una velocidad y un par del motor.

Preferiblemente, el transformador de suministro, el motor, el convertidor de frecuencia y el control de motor comprenden unos medios de generación eléctrica 1803. Generalmente, el transformador está en comunicación o conexión con el motor y con el convertidor de frecuencia. Típicamente, el control de motor se encuentra en comunicación o conexión con el transformador, con el motor y con el convertidor de frecuencia.

Típicamente, los medios de generación eléctrica 1803 están dispuestos enteramente por debajo de la cubierta principal. En una realización alternativa, los medios de generación eléctrica 1803 pueden situarse en y/o por encima de la cubierta principal, así como por debajo de la cubierta principal. Además, los medios de generación eléctrica 1803 pueden ser complementados por generadores eléctricos temporales u ocasionales (no mostrados), tales como, por ejemplo, generadores diesel.

Preferiblemente, el motor es un motor de CA. La velocidad del motor puede ser controlada variando la tensión y la frecuencia de su alimentación. El convertidor de frecuencia es susceptible de hacerse funcionar para crear una salida de frecuencia variable. El convertidor de frecuencia puede también proporcionar un control sin saltos de las corrientes alternas trifásicas desde cero hasta la máxima frecuencia de salida, correspondiente a una velocidad del árbol deseada, tanto avante como marcha atrás. En otra realización, los medios de generación eléctrica 1803 comprenden una pila de combustible (no mostrada). Alternativamente, pueden utilizarse otros medios de producción de energía adecuados, tales como, por ejemplo, motores diesel marinos convencionales.

Los medios de transferencia de energía 1820 comprenden medios 1825 para sincronizar la energía procedente de la embarcación 1810 con el sistema de distribución 1840 instalado en tierra. Tal y como se ha descrito anteriormente, los medios de transferencia de energía 1820 consisten en un sistema instalado en tierra, o de emplazamiento costero.

En una realización, los medios de sincronización 1825 comprenden un transformador elevador de generador (no mostrado) y un segundo convertidor (no mostrado). El transformador elevador de generador es susceptible de hacerse funcionar para elevar una tensión procedente de la embarcación 1810 hasta una tensión sustancialmente igual a la del sistema de distribución 1840 emplazado en tierra. Por ejemplo, el transformador elevador de generador puede elevar la tensión procedente de la embarcación 1810, esto es, 600 V, hasta 38 kV, que es la tensión del sistema de distribución 1840 emplazado en tierra. En otro ejemplo, el transformador elevador de generador puede elevar la tensión procedente de la embarcación 1810, esto es, 600 V, hasta 69 kV, que es la tensión del sistema de distribución 1840 instalado en tierra.

El segundo convertidor es susceptible de hacerse funcionar para sincronizar la energía procedente de la embarcación 1810 con el sistema de distribución 1840 instalado en tierra. Por ejemplo, el segundo convertidor puede convertir potencia de CC procedente de la embarcación 1810 en la potencia de CA del sistema de distribución 1840 emplazado en tierra. Como otro ejemplo, el segundo convertidor puede convertir la fase de la potencia procedente de la embarcación 1810 en la fase de la potencia del sistema de distribución 1840 con base en tierra.

En una realización, la embarcación 1810 comprende medios para limpiar el escape 1807. Típicamente, el escape se refiere a contaminantes así como a diversas partículas. Los medios 1807 de limpieza del escape están dispuestos aguas arriba o antes de la referencia del escape desde la embarcación 1810. El escape de la embarcación se produce, generalmente, por la generación de potencia. Por supuesto, funciones auxiliares de a bordo del barco pueden producir algún escape adicional. En una realización, los medios 1807 de limpieza del escape comprenden un rascador. En otra realización, los medios 1807 de limpieza de escape comprenden un filtro de partículas.

Los barcos y los métodos anteriormente descritos pueden combinarse para proporcionar una flotilla o flota de embarcaciones con funciones variables, tales como embarcaciones que producen exclusivamente electricidad y embarcaciones que desalan agua. En tal flota, las embarcaciones individuales pueden apoyarse unas a otras. Por ejemplo, la embarcación de producción de electricidad puede proporcionar o complementar las necesidades energéticas de la embarcación que produce agua desalada. Adicionalmente, la flota puede también incluir embarcaciones para almacenar y transportar el agua desalada hasta la costa o a otras embarcaciones. Dicha flota puede proporcionar múltiples servicios (así como alivio para zonas que sufren falta de agua y/o de energía). Por supuesto, las embarcaciones individuales pueden también incluir múltiples funciones, tales como la producción de agua, la producción de energía y/o el almacenamiento de agua. En una realización, puede suministrarse energía eléctrica a una embarcación desde la costa a través de, por ejemplo, un cable subterráneo, de tal manera que la embarcación no necesita una planta de producción propia.

Claims

1. Un barco de desalinización (101) configurado para flotar sobre una masa de agua, que comprende: un sistema (201) de admisión o toma de agua, el cual comprende una bomba (203) de toma de agua, configurada para aspirar agua desde la masa de agua; un sistema (200) de desalinización de agua, configurado para producir agua desalada y concentrado a partir del agua aspirada de la masa de agua; y un sistema (207) de descarga de concentrado, configurado para descargar el concentrado al seno de la masa de agua,

caracterizado por que el sistema (201) de toma de agua comprende, adicionalmente: un miembro de toma de agua, que se extiende hacia abajo desde un casco del barco (101) y susceptible de hacerse funcionar para captar agua desde la masa de agua a una pluralidad de profundidades, y por que el sistema (200) de desalinización de agua es susceptible de hacerse funcionar para producir al menos 5.000 metros cúbicos de agua desalada al día.

2. El barco de desalinización (101) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el barco de desalinización (101) comprende adicionalmente: un captador de agua de mar, dispuesto en el barco de desalinización, y por que el barco de desalinización es susceptible de hacerse funcionar para seleccionar entre la captación de agua a través del captador de agua de mar o del miembro (2701) de toma de agua.

3. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el miembro (2701) de toma de agua es susceptible de hacerse funcionar para extenderse hasta una profundidad en el seno, o por debajo, de una zona de gradiente térmico (640) de la masa de agua.

4. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el sistema de descarga de concentrado comprende: una pluralidad de lumbreras (602) de descarga de concentrado.

5. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el sistema (207) de descarga de concentrado comprende: un miembro de descarga (601) que se extiende hacia abajo desde el barco de desalinización, y por que el miembro de descarga (601) es susceptible de hacerse funcionar para extenderse hasta una pluralidad de profundidades en el seno de la masa de agua, de tal modo que el miembro de descarga (601) puede hacerse funcionar para descargar concentrado a una pluralidad de profundidades en la masa de agua.

6. El barco de desalinización (101) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que el miembro de descarga (601) comprende: una pluralidad de tubos de descarga, y por que cada uno de la pluralidad de tubos de descarga se extiende hasta una profundidad diferente.

7. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el sistema de desalinización (200) comprende: un sistema de ósmosis inversa (204) que comprende una bomba de alta presión (205) y una membrana de ósmosis inversa (206).

8. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el barco de desalinización (101) comprende, adicionalmente: un sistema de envasado (110) para envasar el agua desalada.

9. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el barco de desalinización (101) comprende, adicionalmente: una fuente de potencia (103) para generar electricidad para la alimentación en potencia del sistema de desalinización (200), y por que la fuente de potencia (103) es capaz de transferir electricidad a tierra.

10. El barco de desalinización (101) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que el miembro de descarga (601) está configurado para flotar sobre una superficie de la masa de agua.

11. El barco de desalinización (101) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que cada una de la pluralidad de lumbreras (602) de descarga de concentrado tiene una circunferencia que es variable.

12. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el miembro (2701) de toma de agua comprende una pluralidad de tomas (2702) de agua.

13. El barco de desalinización (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el miembro (2701) de toma de agua comprende: una toma (2702) de agua, situada en el extremo distal, o más alejado, del miembro (2701) de toma de agua.

14. Un método para desalar agua en un barco de desalación (101), que comprende: captar agua de la masa de agua hasta el barco de desalación; producir (2310) agua desalada y concentrado en el barco de desalinización (101); y descargar (2320) el concentrado en el seno de la masa de agua,

caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: extender un miembro de toma de agua desde un casco del barco de desalación (101) en el seno de una masa de agua sobre la que flota el barco de desalinización (101), y por que la toma o captación del agua se lleva a cabo a una pluralidad de profundidades en la masa de agua, mediante la extensión hacia abajo del miembro (2701) hasta la pluralidad de profundidades en la masa de agua, y por que el barco de desalinización produce al menos 5.000 metros cúbicos de agua desalada al día.

15. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: captar el agua desde el seno, o por debajo, de una zona de gradiente térmico (640) de la masa de agua.

16. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: descargar (2320) el concentrado en el seno de la masa de agua a través de una pluralidad de lumbreras (602) de descarga de concentrado.

17. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: producir electricidad en el barco de desalinización (101) para alimentar energéticamente la producción del agua desalada y del concentrado, y transferir (2540) la electricidad producida en el barco de desalinización (101) a tierra.

18. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: diluir (2210) el concentrado con agua aspirada desde la masa de agua en el barco de desalinización (101) antes de ser descargado (2320).

19. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado por que el método comprende, adicionalmente: extender un miembro (601) del sistema (207) de descarga de concentrado hasta una pluralidad de profundidades en el seno de la masa de agua, y descargar (2320) el concentrado desde el miembro (601) a la pluralidad de profundidades en la masa de agua.

20. El método para desalar agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizado por que el concentrado se presuriza antes de ser descargado a través de la pluralidad de lumbreras (602) de descarga de concentrado.

21. El método para desalar agua de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que la producción (2310) de agua desalada y concentrado en el barco de desalinización (101) comprende utilizar un sistema de ósmosis inversa (204) que comprende una bomba de alta presión (205) y una membrana de ósmosis inversa (206), y por que el sistema de ósmosis inversa (204) produce el agua desalada y el concentrado utilizando presión de la bomba de alta presión (205) para separar el agua desalada y el concentrado a través de la membrana de ósmosis inversa (206).