ES2353782A1 - Planta desalinizadora con caudal fluctuante y recuperador de energía eléctrica variable. - Google Patents
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Abstract
Planta desalinizadora con caudal fluctuante y recuperador de energía eléctrica variable. Se constituye a partir de descargar la salmuera procedente de los tubos de presión en serie al sistema de recuperación de energía. Un recuperador de energía sustituye a la válvula de control de las plantas convencionales, adaptándose a las condiciones de funcionamiento de la planta. Las membranas se encuentran divididas en grupos de 2 para así poder añadir o quitar membranas según necesidad. El recuperador de energía consta de una turbina por la que pasa el agua a presión de rechazo, un motor movido por la turbina y un convertidor de frecuencia con función regenerativa gracias al cual el motor puede funcionar también como generador, convirtiendo así el agua a presión de rechazo o salmuera en energía eléctrica.
Description
Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable.
La presente invención se refiere a una planta
desalinizadora de agua de mar de caudal fluctuante y ósmosis inversa
en la que ventajosamente se recupera energía eléctrica tanto por
corriente alterna como por corriente continua y en consecuencia es
posible retomar a la red la corriente alterna recuperada o a la
bomba de alta presión a través de corriente continua, por medio de
un bus de corriente continua. Una segunda novedad consiste en que no
necesita válvula de control, sino que la función que normalmente
desempeña dicha válvula es sustituida por el propio recuperador de
energía, aprovechando la velocidad de éste.
Su aplicación industrial se encuadra dentro de
la industria de desalinización o desalación de agua de mar o salobre
por ósmosis inversa, singularmente en plantas en las que se recupera
energía eléctrica tanto en corriente alterna como continua.
Se conocen diferentes plantas desalinizadoras de
agua de mar para la obtención de agua de riego, agua de uso
industrial e incluso de consumo humano. Singularmente, en las zonas
de baja pluviometría y consumos importantes de agua, se recurre
ampliamente a procedimientos de desalinización mediante el principio
de ósmosis inversa, ya que este procedimiento se ha impuesto por su
relativo bajo coste a los otros más caros de tipo térmico.
Como es sabido las desalinizadoras de ósmosis
inversa basan su funcionamiento en el fenómeno físico de la presión
osmótica, según el cual si dos recipientes, uno con agua pura y otro
con una solución salina están en comunicación mediante una membrana
semipermeable, se establece a través de dicha membrana un flujo de
agua pura hacia el recipiente portador de la solución. Si se aplica
una presión creciente en el recipiente portador de la solución, este
paso se sigue produciendo con intensidad decreciente hasta que la
diferencia de presión entre ambos líquidos alcanza un valor
determinado que en función de la concentración de la solución y de
la temperatura del líquido es el momento en que el referido flujo
desaparece.
Si la presión sobrepasa este determinado valor
se produce un fenómeno de ósmosis inversa, es decir de paso de agua
pura desde el recipiente contenedor de la solución al recipiente
contenedor del agua dulce. En el supuesto de que el agua tenga una
temperatura constante durante el proceso y dado que la presión
mínima necesaria es proporcional a la concentración salina, al
separar agua dulce de la solución, ésta se irá concentrando y
consecuentemente habrá que seguir aumentando la presión si se quiere
mantener el flujo de agua desalada.
Para obtener un flujo continuo con una cierta
presión es necesario alimentar el recipiente de la solución salina y
purgar el sistema con una extracción de la solución concentrada.
Como la solución salina está bajo presión, para extraer el agua de
purga o rechazo, también llamada salmuera, basta con eliminar la
solución concentrada situada en las inmediaciones de la membrana a
través de una válvula de control de caudal, con la cual se logra
controlar la concentración máxima salina y regular así la conversión
del proceso.
El estado de la técnica ha ido resolviendo
diferentes problemas planteados en estas plantas de ósmosis inversa
relativos unos a conseguir un ciclo cinético continuo, como plantea
el documento ES 2153290 B1, basándose en que las masas de agua de
distinta salinidad que circulan a través de las cámaras nodriza lo
hacen siempre en el mismo sentido, y sin parar, por lo que no es
preciso disipar la energía cinética de la masa de agua móvil para
volver a acelerarla a continuación en sentido opuesto. Con ello se
produce un ahorro energético y disminución considerable del tamaño
de las cámaras, a la vez que mejora la habilidad y duración de vida
del equipo. Otros en cambio, como propone el documento ES 20020102,
sustituyendo las válvulas que se utilizan usualmente por una válvula
múltiple, de función secuencial, que será de seis vías cuando
existan dos cámaras y quedando formada la válvula múltiple por un
cilindro hueco que lleva las correspondientes salidas y un pistón
interior deslizante provisto de gargantas circulares y medios de
estanqueidad, siendo las gargantas dos y las salidas seis para una
desaladora con dos cámaras.
El documento ES 20080116 plantea un
accionamiento de bombeo eólico-eléctrico, del tipo
que comprende una combinación de bombeos, mediante accionamiento
eólico y mediante accionamiento eléctrico, para el suministro del
agua de alimentación a los grupos de membranas que realizan la
desalación, disponiendo sobre el conjunto estructural de la
desaladora un aerogenerador, a partir de cuyo rotor eólico se
realiza el accionamiento de un conjunto central de bombeo formado
por bombas que quedan suspendidas por medio de sirgas de un
mecanismo asociado a dicho rotor eólico, siendo recogida el agua que
suministran los diferentes bombeos en un colector central, al que
van acopladas las bombas del conjunto de bombeo que es accionado por
el rotor eólico del aerogenerador, yendo dispuesto dicho colector en
un montaje de movimiento giratorio sincronizado con el movimiento de
orientación del rotor eólico respecto del viento, para evitar la
torsión de las sirgas que unen a las bombas del conjunto de bombeo
con el mecanismo dispuesto en el rotor eólico.
Por último el documento ES 2152824 B1 propone
una planta desaladora de agua de mar, que además de comprender como
las otras medios de captación del agua salobre de aportación, medios
de acondicionamiento físico y químico, una bomba, un dispositivo de
desalación de membranas semipermeables por ósmosis inversa, del cual
sale una fracción de agua desalada y otra de rechazo, al menos una
bomba centrífuga multietapa en funcionamiento inverso, al menos una
turbina de tipo "Pelton" (3, 3'), en paralelo o en substitución
respecto a la bomba centrífuga multietapa y acoplada a un respectivo
alternador, un primer depósito elevado conectado a la salida del
agua de rechazo y un segundo depósito elevado conectado a un
depósito inferior, dispuesto aguas abajo de la salida de agua
desalada. Con ello se pretende que durante los periodos en que la
energía eléctrica presenta un precio comparativamente bajo, el agua
es elevada a los depósitos elevados, siendo el agua vertida desde
éstos a dicha turbina Pelton en caso contrario.
Como se ha dicho, cada uno de estos documentos
ha resuelto un inconveniente planteado en el estado de la técnica.
Sin embargo todos necesitan un flujo y una presión constante, además
de una electrobomba tipo booster para compensar pérdidas de carga y
ninguno ha resuelto el inconveniente que viene a resolver la
presente invención. Éste consiste en recuperar energía eléctrica a
flujo y presión tanto variable como constante de forma proporcional
a la energía utilizada en la aplicación, sin necesidad de bomba
booster para la compensación de pérdidas de carga. Básicamente
aprovecha el flujo y la presión existente en el rechazo
convirtiéndolo en energía eléctrica, bien en forma de corriente
continua que inyecta a través de un bus de CC a un convertidor de
frecuencia que acciona a la bomba de alta presión, o bien en
corriente alterna, que inyecta aguas abajo del contador de energía
eléctrica, logrando así una reducción importante en el consumo de
energía eléctrica necesaria para llevar a cabo la función primordial
de la planta desalinizadora.
Otra ventaja significativa radica en que
mientras en plantas convencionales desalinizadoras de agua se usan
válvulas de control de caudal para controlar la concentración máxima
salina y regular así la conversión y consecuentemente el rendimiento
del proceso, en la invención propuesta desaparece la válvula de
control. En efecto, en plantas desalinizadoras convencionales se
consigue mantener más o menos presión en la salida del rechazo en
función del grado de apertura de la referida válvula de control,
pero esto afecta al caudal de producto de la planta e inversamente a
la calidad del agua producto. Si queremos mejorar la calidad del
agua producto, una vez alcanzada la presión mínima de trabajo de las
membranas para que exista producción, seguiríamos cerrando la
válvula, pero nos bajaría el caudal de producción. En la invención
propuesta en esta memoria se alcanza la conversión deseada con la
misma velocidad de giro de la turbina del recuperador, velocidad que
se controla a través de un convertidor de frecuencia con función
regenerativa. La presión en una planta de ósmosis inversa es muy
importante, porque gobierna la relación del flujo del producto y
afecta a la compactación de las membranas. La presión del proceso se
debe ajustar al valor mínimo requerido para conseguir la cantidad y
la calidad del agua producto deseada. Un incremento de presión
aumentará la producción de la unidad, pero al mismo tiempo reducirá
la salinidad del producto.
También hay que tener en cuenta que una
reducción de la presión del sistema no sólo reducirá la producción,
sino que la salinidad incrementará debido a un flujo de sal
constante a través de la membrana. Por ello es conveniente mantener
las condiciones de presión recomendadas.
La planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía variable objeto de la presente invención se
constituye a partir de un depósito regulador del agua de
alimentación. De ahí se bombea, mediante una motobomba, hasta la
entrada de la planta, en donde se somete a un pretratamiento por el
que se eliminan las impurezas del agua de alimentación procedente de
un pozo playero o emisario, tanto de agua de mar como salobre, a
través de filtraciones y se corrigen otros valores mediante
dosificación de productos químicos, tales como ácidos para controlar
el pH y anticrustantes para prevenir las precipitaciones de sulfato,
carbonato cálcico y sílice en las membranas de ósmosis inversa.
Una vez superado el
pre-tratamiento, el agua es impulsada por la bomba
de alta presión al módulo de ósmosis inversa, el cual está
constituido por un colector que asegura una distribución
proporcional a los tubos de presión en serie o paralelo, al menos
cuatro tubos de presión de longitud variable en función de las
características de la planta construidos en fibra de vidrio para
1.000 psi, y al menos dos membranas por tubo de presión, con la
excepción del último, en el que se aloja una sola membrana, paralela
a las otras.
En realidad el número de elementos de ósmosis
inversa a utilizar por el sistema, está condicionado por la
producción requerida de la planta, las condiciones de trabajo en
función de las sales disueltas y la temperatura del agua de
alimentación.
El número de membranas a instalar en cada tubo
de presión, el número de tubos que operan en paralelo, así como el
número de etapas en serie vienen determinadas por el grado de
recuperación y la tipología del agua.
La salmuera desalojada de los tubos de presión
es recogida en un colector común y descargada al sistema de
recuperación de energía. La presión de salmuera es ligeramente
inferior a la presión de alimentación, que es reducida en la turbina
del recuperador.
Un recuperador de energía sustituye la función
desempeñada en las plantas convencionales por la válvula de control,
aprovechando la velocidad de aquél.
El agua producto desalojada de los tubos de
presión es recogida en un colector y enviada al depósito regulador
de agua producto.
Es objeto de la presente invención dotar a la
planta desalinizadora de capacidad para funcionar con caudal
variable en función de la energía recibida, conservando la misma
calidad de agua en el producto. Ventajosamente el recuperador de
energía se adapta a las condiciones de funcionamiento de la planta,
recuperando de forma automática energía al máximo en función de las
circunstancias y de la ubicación de la planta.
Para conseguir esta ventajosa versatilidad de la
planta se han dividido las membranas en grupos de 2 para así poder
añadir o quitar membranas según necesidad, de tal manera que si se
colocan, dependiendo siempre del dimensionamiento de la planta, por
ejemplo 3 tubos de 2 membranas para ir acoplándolas en serie, además
se puede colocar una membrana más en paralelo. Para gestionar el
acoplamiento o desacoplamiento de membranas en función de la
potencia recibida se activan unas electroválvulas, accionadas
eléctrica o neumáticamente, electrónicamente comandadas desde un PCL
que procesa la señal en relación con la potencia de que dispone la
planta.
Además de los controles anteriormente señalados,
el resto del proceso de la planta se controla de forma convencional
mediante mediciones de la presión del sistema, de la conductividad
del agua de alimentación, pH y turbidez de alimentación, relación
flujo producto como medida del rendimiento, conductividad del
producto como medida de calidad del agua obtenida, relación o grado
del flujo de la salmuera, presión diferencial para controlar el
ensuciamiento dentro del sistema.
El recuperador de energía consta de una turbina
por la que pasa el agua a presión de rechazo, también llamada
salmuera, un motor que es movido por la turbina y un convertidor de
frecuencia con función regenerativa gracias al cual el motor puede
funcionar también como generador, convirtiendo así el agua a presión
de rechazo o salmuera en energía eléctrica, como veremos a
continuación.
El motor asíncrono trifásico del recuperador de
energía está constituido por un rotor y un estator en el que se
encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y
están desfasadas entre sí 120º. Cuando por estas bobinas circula un
sistema de corrientes trifásicas, se induce un campo magnético
giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a
inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de
Faraday:
Entonces se da el efecto Laplace (ó
efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente
eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que
lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto
Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva
en el seno de un campo magnético se induce una tensión.
El rotor puede ser de dos tipos, de jaula de
ardilla o bobinado. En cualquiera de los dos casos, el campo
magnético giratorio producido por las bobinas inductoras del estator
genera una corriente inducida en el rotor. Como esta corriente
inducida se encuentra en el seno de un campo magnético, aparecen en
el rotor un par de fuerzas que lo ponen en movimiento.
El campo magnético giratorio gira a una
velocidad denominada de sincronismo. Sin embargo el rotor gira algo
más despacio, a una velocidad pareada a la de sincronismo. El hecho
de que el rotor gire más despacio que el campo magnético originado
por el estator, se debe a que si el rotor girase a la velocidad de
sincronismo, esto es, a la misma velocidad que el campo magnético
giratorio, el campo magnético dejaría de ser variable con respecto
al rotor, con lo que no aparecería ninguna corriente inducida en el
rotor, y por consiguiente no aparecería un par de fuerzas que lo
impulsaran a moverse.
Si se conecta a un suministro eléctrico, la
máquina empezará a funcionar como motor, girando a una velocidad
ligeramente inferior a la velocidad síncrona del campo magnético del
estator, entonces tendremos un campo magnético moviéndose respecto
al rotor. Esto induce una corriente muy elevada en las barras del
rotor, que apenas ofrecen resistencia, pues están cortocircuitadas.
El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que se
ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio del
estator.
En el caso de que el rotor se mueva más
rápidamente que el campo magnético giratorio del estator, el estator
inducirá una gran corriente en el rotor. Cuanto más rápidamente
hagamos girar el rotor, mayor será la potencia transferida al
estator en forma de fuerza electromotriz, y posteriormente
convertida en electricidad suministrada a la red eléctrica. Para que
un motor se comporte como generador debe aparecer movimiento en el
rotor y para ello se precisa que el estator esté magnetizado, lo
cual se hace por excitación desde la red o desde una batería.
En la invención propuesta se utiliza como acople
y magnetizador un convertidor de frecuencia, con el fin de
aprovechar al máximo la generación, y ventajosamente adaptar la
generación a las condiciones de trabajo de la planta. Por ejemplo,
si para suministrar la energía eléctrica a la planta elegimos un
aerogenerador, habrá momentos que el generador no esté al máximo
rendimiento debido a escasez de energía eólica, por lo que la planta
desalinizadora no trabajará al máximo rendimiento, y eso hará que la
turbina, movida por la energía hidráulica proveniente del rechazo de
la planta, tampoco trabaje en sus condiciones nominales. Esto hace
que comiencen a disminuir revoluciones en el rotor, llegando hasta
el punto que el generador (motor asíncrono) se convierta en motor y
consuma energía en vez de entregar, pero con el convertidor de
frecuencia lo que hacemos es comenzar a bajar frecuencia de salida,
o lo que es lo mismo, disminuir revoluciones, con el fin de estar
siempre por debajo de las revoluciones que se están generando en el
rotor, y así seguir magnetizando el estator del motor equivalente a
una velocidad más baja de sincronismo, para asegurar que siempre
funcione como generador.
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En definitiva, con este sistema podríamos decir
que conseguimos un generador variable, que se adapta a las
condiciones de trabajo. Destacar que además de servimos como
recuperador de energía variable, lo podemos usar para otro
procedimiento esencial en las plantas de ósmosis inversa, que es
para la conversión (rendimiento) de dicha planta. En plantas
convencionales se usan válvulas de control para este procedimiento,
en función de la cantidad de apertura de ésta conseguirás mantener
más o menos presión en la salida del rechazo de la planta, por lo
que se verá afectado el caudal de producto de la planta así como la
calidad de esta agua. Si queremos mejorar la calidad del agua
producto, una vez alcanzada la presión mínima de trabajo de las
membranas para que exista producción, seguiríamos cerrando la
válvula, pero nos bajaría el caudal de producción. Con nuestro
sistema desaparece la válvula de control y con la misma velocidad de
la turbina del recuperador se consigue la conversión deseada, ya que
en todo momento controlamos la velocidad a través del convertidor de
frecuencia con función regenerativa.
Con la función de recuperación descrita se
obtiene un recuperador variable, no constante, puesto que no sólo
recupera energía, sino que se adapta a la energía existente en el
circuito obteniéndose a más energía disponible más recuperación y
consecuentemente más producción y viceversa.
Para una mejor comprensión de esta memoria
descriptiva, se acompañan unos dibujos que a manera de ejemplo no
limitativo, describen una realización preferida de la invención.
En la figura 1 podemos observar el esquema
convencional de una planta de RO, al cual se le han hecho una serie
de modificaciones, siendo las principales las siguientes:
Figura 1.- Vista en perspectiva de la
planta.
Figura 2.- Esquema de la regeneración por
corriente continua.
Figura 3.- Esquema de la regeneración por
corriente alterna.
En dichas figuras, se destacan los siguientes
elementos numerados:
- 1.-
- Depósito regulador.
- 2.-
- Motobomba.
- 3.-
- Depósito de tratamiento en entrada de planta.
- 4.-
- Bomba de alta presión.
- 5.-
- Módulo de ósmosis inversa.
- 6.-
- Colector.
- 7.-
- Tubos de presión del módulo de ósmosis inversa.
- 8.-
- Membranas.
- 9.-
- Turbina.
- 10.-
- Generador.
- 11.-
- Convertidor de frecuencia.
- 12.-
- Caja de conexión del generador.
- 13.-
- Bus de corriente continua.
- 14.-
- Convertidor principal.
- 15.-
- Entrada de corriente de la red.
- 16.-
- Inversor para entrar corriente a la red.
- 17.-
- Entrada de agua a planta.
- 18.-
- Entrada de agua previamente tratada al módulo de ósmosis inversa.
- 19.-
- Salida de agua desalinizada.
- 20.-
- Salida de agua de rechazo.
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Una realización preferida de la invención
propuesta se constituye a partir de un depósito regulador (1) del
agua de alimentación. De ahí se bombea, mediante una motobomba (2),
hasta la entrada de la planta (3), en donde se somete a un
pretratamiento por el que se eliminan las impurezas del agua de
alimentación procedente de un pozo playero o emisario, tanto de agua
de mar como salobre, a través de filtraciones y dosificación de
productos químicos. Una vez superado el
pre-tratamiento, el agua es impulsada por la bomba
de alta presión (4) al módulo de ósmosis inversa (5), el cual está
constituido por un colector (6) que asegura una distribución
proporcional a los tubos de presión (7) en serie o paralelo, al
menos cuatro tubos de presión (7) de longitud variable en función de
las características de la planta construidos en fibra de vidrio para
1.000 psi, y al menos dos membranas (8) por tubo de presión, con la
excepción del último, en el que se aloja una sola membrana (8),
paralela a las otras. Del módulo de ósmosis inversa sale por una
parte el conducto de agua desalinizada (19) o agua producto y por
otra el conducto de agua de rechazo (20) o salmuera. La salmuera
desalojada de los tubos de presión es recogida en un colector común
(20) y descargada al sistema de recuperación de energía. La presión
de salmuera es ligeramente inferior a la presión de alimentación,
que es reducida en la turbina (9) del recuperador de energía.
El recuperador de energía consta de una turbina
(9) por la que pasa el agua a presión de rechazo, también llamada
salmuera, un motor (10) que es movido por la turbina (9) y un
convertidor de frecuencia con función regenerativa gracias al cual
el motor puede funcionar también como generador, convirtiendo así el
agua a presión de rechazo o salmuera en energía eléctrica, como
veremos a continuación.
El motor asíncrono trifásico (10) del
recuperador de energía está constituido por un rotor y un estator en
el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son
trifásicas y están desfasadas entre sí 120º.
Si se conecta a un suministro eléctrico (15), la
máquina empezará a funcionar como motor, girando a una velocidad
ligeramente inferior a la velocidad síncrona del campo magnético del
estator, ¿qué es lo que ocurre?, que tendremos un campo magnético
moviéndose respecto al rotor. Esto induce una corriente muy elevada
en las barras del rotor, que apenas ofrecen resistencia, pues están
cortocircuitadas, rotor cortocircuitado. El rotor desarrolla
entonces sus propios polos magnéticos, que se ven, por turnos,
arrastrados por el campo magnético giratorio del estator.
Si aumenta la velocidad del rotor por encima de
las 1500 r.p.m., éste más rápidamente que el campo magnético
giratorio del estator, lo que significa que, una vez más, el estator
inducirá una gran corriente en el rotor. Cuanto más rápidamente
hagamos girar el rotor, mayor será la potencia transferida al
estator en forma de fuerza electromotriz, y posteriormente
convertida en electricidad suministrada a la red eléctrica. Para que
un motor se comporte como generador debe aparecer movimiento en el
rotor y para ello se precisa que el estator esté magnetizado, lo
cual se hace por excitación desde la red o desde una batería.
En la invención propuesta se utiliza como acople
y magnetizador un convertidor de frecuencia (11), con el fin de
aprovechar al máximo la generación, y ventajosamente adaptar la
generación a las condiciones de trabajo de la planta.
En definitiva, con este sistema podríamos decir
que conseguimos un generador variable, que se adapta a las
condiciones de trabajo. Destacar que además de servirnos como
recuperador de energía variable, lo podemos usar para otro
procedimiento esencial en las plantas de ósmosis inversa, que es
para la conversión (rendimiento) de dicha planta. En plantas
convencionales se usan válvulas de control para este procedimiento,
en función de la cantidad de apertura de ésta conseguirás mantener
más o menos presión en la salida del rechazo (20) de la planta, por
lo que se verá afectado el caudal de producto de la planta así como
la calidad de esta agua. Si queremos mejorar la calidad del agua
producto (19), una vez alcanzada la presión mínima de trabajo de las
membranas para que exista producción, seguiríamos cerrando la
válvula, pero nos bajaría el caudal de producción. Con nuestro
sistema desaparece la válvula de control y con la misma velocidad de
la turbina del recuperador se consigue la conversión deseada, ya que
en todo momento controlamos la velocidad a través del convertidor de
frecuencia con función regenerativa.
A la hora de inyectar la energía conseguida por
el sistema lo podemos hacer de dos formas, según diagramas adjuntos.
En la figura 2 el eje de la turbina (9) se encuentra acoplado a un
motor asíncrono (10), el cual, una vez estabilizada la presión lo
hacemos funcionar como generador mediante la utilización de un
convertidor de frecuencia (11). Se une con cable la caja de conexión
(12) del generador (10) con el convertidor de frecuencia (11) en
modo regenerativo y éste lo unimos eléctricamente con el bus de
corriente continua (13) del convertidor principal (14) que acciona
el motor (15) de la bomba de alta presión (4). De tal manera que nos
encontramos con dos convertidores de frecuencia (11 y 14), uno (14)
que acciona el motor de la bomba de alta presión (4), alimentándose
normalmente de la red (15) y el otro convertidor (11) tiene la
misión, en función regenerativa, de inyectar la potencia recuperada
en la turbina (9) mediante el bus de corriente continua (13) de
ambos convertidores (11 y 14). En esta primera opción hemos
recuperado energía eléctrica en forma de corriente continua. Pero en
la presente planta desalinizadora se puede optar también por
recuperar energía eléctrica en forma de corriente alterna, según se
muestra en el esquema de la figura 3. En esta segunda opción el
proceso es el mismo que el anterior, pero con la salvedad de que
añadimos un inversor (16) para inyectar la corriente a red (15) en
lugar de inyectarla en el bus de corriente continua (13).
Una realización diferente se constituye a partir
de un aerogenerador que suministra la corriente.
Claims (14)
1. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable, constituida a partir de
un depósito regulador del agua de alimentación del que se bombea
hasta la entrada de la planta, donde se somete a un pretratamiento
por el que se eliminan las impurezas del agua de alimentación
procedente de un pozo playero o emisario, tanto de agua de mar como
salobre, a través de filtraciones y dosificación de productos
químicos, siendo a continuación impulsada el agua por la bomba de
alta presión al módulo de ósmosis inversa, caracterizada
porque éste está constituido por un colector que asegura una
distribución proporcional a los tubos de presión en serie o
paralelo, al menos cuatro tubos de presión de longitud variable en
función de las características de la planta, las condiciones de
trabajo, las sales disueltas y la temperatura del agua de
alimentación, construidos en fibra de vidrio para 1.000 psi, y al
menos dos membranas por tubo de presión, con la excepción del
último, en el que se aloja una sola membrana, paralela a las
otras.
2. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicación 1,
caracterizada por que la salmuera desalojada de los tubos de
presión es recogida en un colector común y descargada al sistema de
recuperación de energía.
3. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 y
2, caracterizada por que un recuperador de energía sustituye
a la válvula de control de las plantas convencionales.
4. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
3, caracterizada por que el agua producto desalojada de los
tubos de presión o agua desalinizada es recogida en un colector y
enviada al depósito regulador de agua producto.
5. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
4, caracterizada por que las membranas se encuentran
divididas en grupos de 2.
6. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
5, caracterizada por que para gestionar el acoplamiento o
desacoplamiento de membranas en función de la potencia recibida se
activan unas electroválvulas, accionadas eléctrica o neumáticamente,
electrónicamente comandadas desde un PCL que procesa la señal en
relación con la potencia de que dispone la planta.
7. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
6, caracterizada por que el recuperador de energía consta de
una turbina por la que pasa el agua a presión de rechazo, también
llamada salmuera, un motor que es movido por la turbina y un
convertidor de frecuencia con función regenerativa gracias al cual
el motor puede funcionar también como generador, convirtiendo así el
agua a presión de rechazo o salmuera en energía eléctrica.
8. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
7, caracterizada por que el motor asíncrono trifásico del
recuperador de energía está constituido por un rotor y un estator en
el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son
trifásicas y están desfasadas entre sí 120º. Cuando por estas
bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas, se induce un
campo magnético giratorio que envuelve al rotor.
9. Planta desalinizadora con caudal fluctuante y
recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1 a
8, caracterizada por que el rotor puede ser de dos tipos, de
jaula de ardilla o bobinado. En cualquiera de los dos casos, el
campo magnético giratorio producido por las bobinas inductoras del
estator genera una corriente inducida en el rotor. Como esta
corriente inducida se encuentra en el seno de un campo magnético,
aparece en el rotor un par de fuerzas que lo ponen en
movimiento.
10. Planta desalinizadora con caudal fluctuante
y recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1
a 9, caracterizada por que el campo magnético giratorio gira
a una velocidad determinada y el rotor gira algo más despacio, lo
que hace que le campo magnético sea variable con respecto al rotor y
aparece una corriente inducida en éste, que a su vez hace que
aparezcan un par de fuerzas que lo impulsan a moverse.
11. Planta desalinizadora con caudal fluctuante
y recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1
a 10, caracterizada por que se utiliza como acople y
magnetizador un convertidor de frecuencia.
12. Planta desalinizadora con caudal fluctuante
y recuperador de energía eléctrica variable, según reivindicación 1
a 11, caracterizada porque la corriente eléctrica se obtiene
a partir de un aerogenerador.
13. Planta desalinizadora con caudal fluctuante
y recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1
a 12, caracterizada por que el eje de la turbina se encuentra
acoplado a un motor asíncrono, el cual, una vez estabilizada la
presión lo hacemos funcionar como generador mediante la utilización
de un convertidor de frecuencia. Se une con cable la caja de
conexión del generador con el convertidor de frecuencia en modo
regenerativo y éste lo unimos eléctricamente con el bus de corriente
continua del convertidor principal que acciona el motor de la bomba
de alta presión. De tal manera que nos encontramos con dos
convertidores de frecuencia, uno que acciona el motor de la bomba de
alta presión, alimentándose normalmente de la red y el otro
convertidor tiene la misión en función regenerativa, de inyectar la
potencia recuperada en la turbina mediante el bus de corriente
continua de ambos convertidores.
14. Planta desalinizadora con caudal fluctuante
y recuperador de energía eléctrica variable según reivindicaciones 1
a 12, caracterizada por que el eje de la turbina se encuentra
acoplado a un motor asíncrono, el cual, una vez estabilizada la
presión funciona como generador mediante la utilización de un
convertidor de frecuencia. Se une con cable la caja de conexión del
generador con el convertidor de frecuencia en modo regenerativo y se
añade un inversor para inyectar la corriente a red.
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