ES2326024A1 - Procedimiento e instalacion para el tratamiento de liquidos por osmosis inversa. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento e instalación para el tratamiento de líquidos por osmosis inversa, que comprende hacer circular el líquido a tratar en sentido descendente a través de una cámara definida por una carcasa (1) que está abierta lateralmente en su zona media hacia un compartimento periférico (10) en el que van dispuestas membranas osmóticas (11) de filtrado, imprimiendo al líquido una velocidad angular, mediante tabiques radiales giratorios alrededor del eje vertical de la carcasa (1), para impulsar a dicho líquido contra las membranas osmóticas (11), a una presión superior a la osmótica. Mediante los mismos tabiques radiales se recupera, en la parte inferior de la carcasa (1), la energía del líquido que no alcanza el compartimento periférico 10.
Description
Procedimiento e instalación para el tratamiento
de líquidos por ósmosis inversa.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el tratamiento de líquidos por ósmosis inversa,
especialmente aplicable al tratamiento de aguas, por ejemplo para
desalación y/o depuración de aguas. La invención incluye también la
instalación para la realización de dicho procedimiento.
En los sistemas convencionales para desalación
del agua del mar en instalaciones terrestres la recuperación de la
energía sobrante del agua de rechazo se hace a través de
transferencias, con cambios en los tipos de energía: de energía
hidráulica a energía mecánica y tal vez eléctrica y viceversa. Cada
vez que se cambia del tipo de energía hay, generalmente, un
coeficiente de recuperación entre el 70% y 90% según los casos.
Ello supone en todo el proceso de recuperación un rendimiento
bajo.
En las instalaciones tradicionales, las
membranas osmóticas mas utilizadas son las de
espiral-cartucho, que se fabrican con una
resistencia de unos 90 bares. y unas buenas propiedades de rechazo
y de permeación.
También se fabrican membranas de fibra hueca que
consisten en un haz de microtubos. Igualmente pueden citarse las
membranas de placa, para aplicaciones especiales en ciertas
industrias o depuraciones de agua. Han sido también utilizadas las
membranas tubulares, actualmente en desuso.
La presente invención tiene por objeto un
procedimiento e instalación para el tratamiento de líquidos por
ósmosis inversa con el que se consiga una transferencia inmediata
de la energía sobrante permaneciendo en modo hidrodinámico
alrededor de un solo eje, todo ello de modo que permita mejorar o
reducir el coste energético de la ósmosis inversa.
Otro objeto de la invención es simplificar los
sistemas tradicionales de tratamiento de líquidos por ósmosis
inversa, consiguiendo un abaratamiento del coste del m^{3} de
líquido tratado, especialmente para tratamiento de aguas en
instalaciones pequeñas, con caudales del orden de 10 a 100 m^{3}
día.
De acuerdo con el procedimiento de la invención,
el líquido a tratar se hace circular en sentido descendente a
través de una cámara que está abierta lateralmente en su zona media
hacia un compartimento periférico en el que van dispuestas
membranas osmóticas de filtrado. A este agua que desciende a través
de la cámara citada se le imprime una velocidad angular, de modo
que sea impulsada la pared lateral de la cámara y hacia el
compartimento periférico y contra las membranas osmóticas. La
velocidad angular a imprimir al agua que desciende a través de la
cámara será suficiente para que al menos parte de dicha agua
adquiera una fuerza centrífuga suficiente para que incida contra
las membranas osmóticas a una presión superior a la ósmosis. La
energía del líquido que no alcanza el compartimento periférico y
membranas es recuperada por los mismos medios encargados de
imprimir la velocidad angular correntada al líquido que desciende a
través de la cámara.
En el procedimiento de la invención las
membranas osmóticas a utilizar serán de tipo tubular, pero con la
superficie activa de la membrana en el exterior del cilindro y el
soporte de acero en la parte interna.
La instalación para la realización del
procedimiento descrito comprende una carcasa que define la cámara a
través de la que se hace circular el líquido a tratar en sentido
descendente. Dentro de esta carcasa va dispuesta una serie de
tabiques radiales giratorios alrededor de un eje vertical,
preferentemente coincidente con el eje de la carcasa. Estos tabiques
imprimen al agua una velocidad angular que la impulsa hacia la
pared de la carcasa.
Preferentemente la carcasa incluirá un tramo
central de sección horizontal constante y tramos superior e
inferior de sección decreciente a partir de dicho tramo central.
Por ejemplo el tramo central puede ser de configuración cilíndrica
y los tramos superior e inferior de configuración troncocónica,
quedando el tramo superior rematado en una boca superior de entrada
y el tramo inferior rematado en una boca inferior de salida. Por su
parte el tramo central de la carcasa estará lateralmente abierto
hacia un compartimento periférico en el que van dispuestas las
membranas osmóticas, hacia las que es impulsada el agua para su
filtrado.
Según se ha indicado anteriormente, las
membranas osmóticas serán de configuración tubular, con la parte
activa de la membrana en la superficie exterior del tubular,
estando dispuestas verticalmente en el compartimento anular,
desembocando inferiormente en un colector de recogida de agua
permeada o filtrada. La membrana osmótica de configuración tubular
incluirá una armadura interna sobre la que va dispuesta
exteriormente dicha membrana.
Los tabiques radiales pueden ir fijados a la
pared de la carcasa, siendo entonces la carcasa giratoria, a partir
de un mecanismo de accionamiento.
También la carcasa puede ser fija y los tabiques
radiales ir montados en una estructura giratoria dentro de la
carcasa.
Los tabiques pueden discurrir a todo lo alto de
la carcasa y en cualquier caso el diseño de los mismos deberá ser
tanto mas adecuado y perfecto cuanto mayor sea el caudal que
intervenga en el proceso. Estos tabiques pueden ser por ejemplo
planos, discurriendo diametralmente y conteniendo el eje de giro.
También los tabiques pueden ser de trazado radial curvo, de
geometría cilíndrica paralela al eje de giro. La superficie curvada
de cada tabique mantiene su forma cilíndrica a través de las zonas
alta, media y baja de la carcasa. En la zona baja obliga a las
partículas de agua, para un radio cada vez menor, a ceder energía
al eje, actuando en esta parte como si de una turbina se tratara
para la recuperación de energía cinética, mientras que en el tramo
cónico superior se comunica al líquido la energía cinética
giratoria que lo impulsará en la zona media hacia el compartimento
anular.
En los dibujos adjuntos se muestra, de forma
esquemática y a título de ejemplo no limitativo, una instalación
para el tratamiento de líquidos por ósmosis inversa, de acuerdo con
el procedimiento de la invención, siendo:
La figura 1 una sección vertical de una
instalación para el tratamiento de líquidos por ósmosis inversa,
constituida de acuerdo con la invención.
La figura 2 una sección diametral esquemática de
la carcasa que define la cámara a través de la que se hace
circular el agua en sentido descendente, incluyendo el
compartimento anular y con secciones de los tabiques internos a
diferentes alturas.
La figura 3 una perspectiva parcialmente
seccionada de una de las membranas osmóticas tubulares utilizadas
en la instalación de la invención.
Para el tratamiento de líquidos por ósmosis
inversa, de acuerdo con el procedimiento de la invención, el
líquido a tratar se hace circular en sentido descendente a través
de una cámara en la que se imprime además a dicho agua una
velocidad angular que la impulsa hacia un compartimento periférico
en el que van dispuestas las membranas osmóticas de filtrado. La
velocidad angular que se le imprime al agua que desciende a través
de la cámara será suficiente para que al menos parte de dicha agua
adquiera una fuerza centrífuga para incidir sobre las membranas
osmóticas a una presión superior a la de ósmosis.
La instalación para llevar a cabo este
procedimiento se representa en la figura 1 y comprende una cámara
limitada por una carcasa 1 que esta compuesta, en el ejemplo
representado, por un tramo central 2 de sección horizontal
constante, por ejemplo de forma cilíndrica, y tramos superior 3 e
inferior 4 de sección decreciente a partir del tramo central 2,
siendo preferentemente estos tramos 3 y 4 de configuración cónica.
El tramo superior 3 queda rematado en una boca superior 5 que queda
en comunicación con un depósito 6 contenedor del líquido a tratar,
con una válvula de paso 7. Por su parte el tramo inferior 4 queda
rematado en su parte inferior en una boca 8 de salida, dotada
también de válvula 9 de paso.
El tramo intermedio 2 va abierto lateralmente y
queda en comunicación con un compartimento periférico 10 en el que
van instaladas las membranas osmóticas 11, de configuración
tubular, que desembocan inferiormente en un colector 12 para
recogida del agua permeada o filtrada.
De acuerdo con el procedimiento de la invención,
al líquido a tratar que desciende a través de la cámara definida
por la carcasa 1 se le imprime una velocidad angular para
impulsarla hacia el compartimento periférico 10 y contra las
membranas osmóticas 11. Para ello, de acuerdo con la invención,
dentro de la carcasa 1 van dispuestos tabiques, que pueden ser
planos con disposición diametral, o bien ser de trazado radial
curvo, con geometría cilíndrica paralela al eje de giro 13, figura
2, coincidente con el eje de la carcasa 1. Los tabiques pueden
adoptar una configuración en espiral, tal y como se muestra en la
figura 2, donde se representan tres secciones a diferente altura de
los tabiques 14, una superior, a través de un punto intermedio del
tramo superior 3, una intermedia, a través de un punto del tramo
central 2, y otra inferior, a través de un punto intermedio del
tramo inferior 4.
En los tramos superior 3 e intermedio 2 los
tabiques 14 imprimirán al líquido que se trata una velocidad
angular suficiente para que al menos parte del agua que circular en
sentido descendente a través de la cámara que conforma la carcasa 1
adquiera una fuerza centrífuga para incidir contra las membranas
osmóticas 11 con una presión superior a la de ósmosis.
Los tabiques 14 pueden ir fijados a la pared de
la carcasa 1, en cuyo caso la carcasa será giratoria alrededor del
eje 13 de la misma, para ello puede ir montada sobre rodamientos
inferiores 15 y superiores 16 y relacionada con un mecanismo de
accionamiento 17, cuyo eje 18 no será coincidente con el eje 13 de
la carcasa 1. Esta disposición permitiría disponer dos carcasas 1
simétricas actuadas por el mismo mecanismo de accionamiento 17.
Los tabiques 14 pueden también ser
independientes de la pared de la carcasa 1, estando entonces
montados en una estructura giratoria dentro de la carcasa 1.
Según se muestra en la figura 3 las membranas
osmóticas de estructura tubular, de acuerdo con la invención,
comprenden, según se muestra en la figura 3, una armadura o soporte
interno 20 sobre el que va dispuesta exteriormente la membrana
osmótica 21.
La armadura 20 puede quedar rematada según el
extremo inferior de la figura 3 por un tramo roscado 22 para su
montaje en el compartimento 11 de la instalación, por ejemplo
mediante casquillo 23 y tuerca 24.
En el tramo inferior 4 de la carcasa, con un
radio cada vez menor en sentido descendente, se obliga a que el
agua ceda su energía a los tabiques 14, actuando como una turbina
para la recuperación de la energía cinética del agua que no ha sido
filtrada, en los tubulares, hacia el exterior del compartimento
periférico 10.
Las membranas osmóticas tubulares pueden estar
dispuestas según una o varias coronas, dependiendo del margen de
presiones en el espacio anular del compartimento 10 y que será
función del incremento del radio de este compartimento y del
régimen de revoluciones por minuto. En la parte interna del
compartimento anular 10 se deberá sobrepasar la presión de ósmosis
efectiva, mientras que en la parte externa, la presión deberá estar
limitada por la resistencia mecánica de los tubulares, de modo que
en las grandes instalaciones el número de coronas de tubulares 11
podrá ser mayor que en los aparatos pequeños. Las membranas
osmóticas de tipo tubular al estar rodeadas por el medio líquido
gozarán de una amortiguación de las eventuales vibraciones y
presiones diferenciales. Por otra parte su posición en el espacio
anular del compartimento 10 debe facilitar su manipulación para
sustitución o limpieza. El agua permeada durante el funcionamiento
de la instalación descenderá por el interior de cada tubular 11
hasta caer en el colector 12.
La disposición de la figura 1 permite, tal y
como ya se ha indicado, con un mecanismo de accionamiento 17, por
ejemplo a base de ruedas de engrane, accionar dos carcasas 1
dispuestas simétricamente, lo que permitirá duplicar la producción
y asegurar el suministro en caso de reparación, limpieza o recambio
de elementos de una de ellas. El accionamiento de la instalación
puede llevarse a cabo por diferentes sistemas, por ejemplo por
energía eólica directa.
Claims (10)
1. Procedimiento de tratamiento de líquidos por
ósmosis inversa, caracterizado porque comprende:
a) hacer circular el líquido a tratar en sentido
descendente a través de una cámara que está abierta lateralmente
en su zona media hacia un compartimento periférico en el que van
dispuestas membranas osmóticas de filtrado; y
b) imprimir al líquido que circula en sentido
descendente a través de la cámara una velocidad angular para
impulsarla hacia el compartimento periférico y contra las membranas
osmóticas, siendo dicha velocidad angular suficiente para que al
menos parte del agua que ha de circular a través de la cámara
adquiera una fuerza centrífuga suficiente para que incida contra
las membranas osmóticas a una presión superior a la de ósmosis;
c) recuperar la energía del líquido que no
alcanza el compartimento periférico y membranas por los mismos
medios encargados de imprimir la velocidad angular al agua que
desciende a través de la cámara.
2. Instalación para el tratamiento de líquidos
por ósmosis inversa, caracterizada porque comprende una
carcasa que define una cámara a través de la que se hace circular
el líquido a tratar en sentido descendente, dentro de la que se
aloja una serie de tabiques radiales giratorios alrededor de un eje
vertical, que imprimen al agua una velocidad angular que la impulsa
hacia las paredes de la carcasa; cuya carcasa comprende un tramo
central de sección horizontal constante y tramo superior e inferior
de sección decreciente a partir de dicho tramo central; estando el
tramo superior dotado de una boca superior de entrada, y el tramo
inferior de una boca inferior de salida, mientras que el tramo
central esta lateralmente abierto hacia un compartimento periférico
en el que van dispuestas membranas osmóticas hacia las que es
impulsada el agua, para su filtrado.
3. Instalación según la reivindicación 2,
caracterizada porque la carcasa adopta una configuración de
cuerpo de revolución, con cuyo eje es coincidente el eje de giro de
los tabiques radiales.
4. Instalación según la reivindicación 3,
caracterizada porque el tramo central de la carcasa es de
configuración cilíndrica y los tramos superior e inferior de
configuración troncocónica.
5. Instalación según la reivindicación 2,
caracterizada porque las membranas osmóticas son de
configuración tubular, con la parte activa de la membrana en la
superficie exterior del tubular, quedando soportadas por una
armadura interna, estando dichas membranas dispuestas verticalmente
en el compartimento anular, desembocando inferiormente en un
colector de recogida de agua permeada o filtrada.
6. Instalación según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizada porque la carcasa es giratoria alrededor de su
eje vertical y los tabiques radiales van fijados a la pared de
dicha carcasa.
7. Instalación según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizada porque la carcasa es fija y los tabiques
radiales van montados en una estructura giratoria dispuesta dentro
de dicha carcasa.
8. Instalación según la reivindicación 2,
caracterizada porque los tabiques discurren a todo lo alto de
la carcasa.
9. Instalación según la reivindicación 2,
caracterizada porque los tabiques radiales son planos.
10. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada porque los tabiques radiales son de trazado
radial curvo, con geometría cilíndrica paralela al eje de giro.
Priority Applications (1)
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- 2009-05-05 ES ES200930126A patent/ES2326024A1/es active Pending
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