ES2363147A1 - Balsa de evaporación para la obtención de sales. - Google Patents
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Abstract
Balsa de evaporación para la obtención de sales.Permite aumentar la productividad de recogida de sales, y reducir las necesidades de espacio y coste económico derivados de la construcción de dichas balsas (1). Dicha balsa (1) comprende una lámina (2), situada horizontalmente bajo la superficie del agua contenida en ella, a una distancia inferior a 50 mm. de manera que dicha balsa (1) se divide en dos compartimentos comunicados entre sí (3'', 3''''), un compartimento inferior (3'''') en el que se encuentra la mayor parte del volumen de agua contenida en la balsa (1), y un compartimento superior (3'') que contiene una pequeña porción de agua, la cual ocupa un volumen muy reducido, lo que favorece un calentamiento más rápido de este volumen de agua, elevando su temperatura, y en consecuencia incrementando su tasa de evaporación, permitiendo que dicha agua se evapore de manera más rápida y por tanto aumentando la capacidad de producción de recogida de sales.
Description
Balsa de evaporación para la obtención de
sales.
La presente invención pertenece al campo de los
sistemas de tratamiento de agua por evaporación, y más concretamente
a sistemas de obtención de sales a partir de agua de mar, salinas o
aguas con contenido en sales de cualquier otro origen.
El objeto principal de la presente invención es
una balsa de evaporación para la obtención de sales, mediante el
cual se incrementa la tasa de evaporación del agua, optimizando el
rendimiento de dichas balsas.
Las salinas litorales han sido aprovechadas
históricamente por las distintas civilizaciones que se han asentado
en la cuenca mediterránea. Desde los fenicios hasta la actualidad,
marismas y saladares han sido utilizados metódicamente para la
obtención de un frágil cristal de gran importancia económica: el
cloruro sódico. La sal común ha constituido el principal instrumento
para la conservación de carnes y pescados. De hecho la industria
dedicada a la salazón, junto con la pesca, ha contribuido
positivamente al asentamiento de multitud de núcleos costeros y a su
relación comercial con otras poblaciones interiores.
Otros usos tradicionales relacionados con la
industria salinera son la obtención de diferentes sales para
aplicaciones diversas dentro del sector químico o su ligazón al
pastoreo y a la trashumancia, propia de los países mediterráneos. De
su existencia dependen multitud de especies de aves acuáticas cuya
línea evolutiva las ha condenado a vivir inseparablemente unidas a
estos espacios.
También se ha recuperado la sal de los
yacimientos marinos generados al bajar el nivel del mar a partir de
la disolución concentrada que se obtienen mediante lixiviación con
agua.
Recientemente las expectativas de uso del coche
eléctrico plantean la necesidad de disponer de sales de litio para
los acumuladores de bajo peso y alta eficiencia, lo que revaloriza
los yacimientos salinos, muchos de los cuales son ricos en este
metal.
En esencia, en las salinas marítimas
mediterráneas o en las disoluciones procedentes de yacimientos de
sales minerales el procedimiento de recuperación de las sales es
sencillo. Consiste en la progresiva concentración del agua del mar o
de la disolución de lixiviado de las salinas almacenada en grandes
estanques o balsas poco profundos (habitualmente entre 20 cm y 1 m)
donde la evaporación va eliminando la fase líquida, hasta que se
alcanza la concentración suficiente para provocar la cristalización
de las sales existentes que, según sus características, pueden ser
objeto de una cristalización fraccionada.
Las salinas marítimas se sitúan en áreas
litorales bajas y llanas, normalmente en cotas iguales o inferiores
a las del nivel del mar, permitiendo la entrada de agua de forma
directa o, en todo caso, con poco gasto energético. Por el contrario
las salinas minerales suelen estar en lugares de altitud elevada. La
superficie de las balsas salinas se divide en depósitos, denominados
charcones o balsas de evaporación, que suelen presentar desniveles
entre ellos, permitiendo el paso directo del agua mediante
compuertas, lo que facilita la cristalización fraccionada. El
terreno suele ser de naturaleza arcillosa, de manera que dificulta
la pérdida del agua embalsada, haciendo innecesario el empleo de
láminas poliméricas para conseguir esta estanqueidad.
El principal problema técnico que se plantea es
el del gran requerimiento de espacio; también los altos costes de
inversión necesarios para la construcción de las citadas balsas de
evaporación, además del rendimiento bajo de estas instalaciones en
términos de evaporación por unidad de superficie. Esta tasa de
evaporación depende no sólo de la irradiación solar sino también de
la frecuencia y velocidad del viento sobre la superficie de las
balsas que, en el caso de las salinas litorales, procede de la
circulación diaria mar tierra y viceversa
Mediante la presente invención se solucionan los
inconvenientes anteriormente citados modificando el diseño efectivo
de la balsa de evaporación para la obtención de sales, con el que se
optimiza el rendimiento de dichas balsas, se aumenta la
productividad de su recogida, a la vez que se reducen las
necesidades de espacio y de magnitud del coste económico de la
construcción de dichas balsas de evaporación en términos relativos
de producción.
La balsa de evaporación para la obtención de
sales objeto de la presente invención comprende la disposición de
una lámina preferentemente rígida y de chapa, situada
horizontalmente bajo la superficie del agua contenida en la balsa, a
una distancia reducida, preferentemente inferior a 50 mm, respecto
de dicha superficie del agua, flotando o sujeta a un dispositivo de
posición variable para mantener esta distancia, de manera que dicha
balsa se divide en dos compartimentos comunicados entre sí: un
compartimento superior, que contiene una pequeña porción de agua
sobrenadante a la chapa, y un compartimento inferior, en el que se
encuentra todo el volumen restante de agua de la balsa
primitiva.
El agua del compartimento superior consiste en
una masa muy reducida, muy inferior a la que ocupa todo el volumen
de la balsa, lo que favorece un mayor calentamiento y más rápido de
esta masa de agua, en comparación con el que se obtendría sin la
lámina, lo que provoca una elevación de su temperatura que aumenta
su tasa de evaporación, lo que se traduce en un aumento de la
capacidad de producción de sales por unidad de superficie de agua
embalsada.
Dicha lámina o conjunto de láminas, en el caso
de balsas de grandes dimensiones, tiene una rigidez suficiente para
que, una vez sumergida en el agua, se mantenga una distancia
constante y óptima respecto de la superficie del agua en toda la
extensión de la balsa. El sistema de mantenimiento de la lámina en
su posición puede llevarse a cabo mediante un sistema controlado de
flotación o utilizando cualquier otro procedimiento de
posicionamiento mecánico variable existente en el mercado.
De acuerdo con una realización preferente de la
invención la distancia de separación entre la superficie del agua y
la lámina es de 10 mm. Asimismo, de acuerdo con otra realización
preferente dicha lámina se sitúa a 1 mm por debajo de la superficie
del agua.
Se ha previsto que con objeto de obtener una
mayor evaporación del agua contenida en el compartimento superior,
dicha lámina sea de color negro, de manera que se obtiene una mayor
absorción de la radiación solar, y por tanto, al aumentar la
temperatura del agua sobrenadante, un incremento en la tasa de
evaporación.
Además, para optimizar todavía más si cabe la
tasa de evaporación de la presente invención, es preferente que la
lámina presente una superficie corrugada, de forma que esta
rugosidad aumente la zona de contacto de la lámina con el agua
presente en el compartimento superior, y por tanto su tasa de
evaporación.
Asimismo se ha previsto igualmente la
posibilidad de disponer de un material aislante ubicado en la cara
inferior de la lámina, mediante el cual se obtiene un mayor
aislamiento del compartimento líquido superior respecto del
compartimento inferior, lo que favorece el mayor calentamiento del
agua sobrenadante en el primer compartimento.
Un problema grave derivado de este sistema de
evaporación acelerada de doble compartimento deriva del hecho de que
como consecuencia de la cristalización de la sal en el compartimento
superior ésta se puede depositar sobre la superficie del flotador o
lámina negra absorbedora, sobre todo cuando alcanzamos
concentraciones elevadas de sal en el líquido, con lo que perdería
su capacidad de absorber la energía solar al quedar recubierto por
una capa de sales blancas, disminuyendo así la tasa de
evaporación.
Para evitar este perjuicio, que reduciría el
beneficio de este invento de doble compartimentación de la balsa de
evaporación y absorción máxima de la energía solar por una
superficie negra, este invento exige, como parte de su esencia, un
dispositivo que permita eliminar la sal antes o después de que se
deposite sobre la superficie del absorbedor.
Inicialmente las sales que se forman en la
superficie del agua se mantienen flotando en ella, pese a su mayor
densidad, por un efecto de tensión superficial. Por ello, antes de
que el tamaño del cristal sea tal que su diferencia de densidad con
la solución lo haga descender y depositarse sobre el absorbedor, es
posible disponer unos elementos situados en la interfase líquido
aire que al desplazarse van acumulando la sal hasta llegar al fin de
la superficie del absorbedor, con lo cual las sales caen al fondo en
el segundo compartimiento de la balsa de evaporación.
Este sistema de arrastre de las sales, antes de
que éstas empiecen a depositarse sobre la superficie del absorbedor,
puede provocar su depósito sobre la superficie del absorbedor como
consecuencia de la formación de agregados de las sales arrastradas.
En tal caso es necesario que el diseño del recogedor de las sales
permita la recogida de las que se vayan depositando durante el
arrastre, p. ej., si tienen forma de L o de C o de U u otra
equivalente, de forma que al llegar al final del recorrido, pueda
girar y dejar que las sales acumuladas caigan al compartimento
inferior a la lámina del absorbedor.
También puede utilizarse un arrastrador que,
simultáneamente, barra la superficie del absorbedor, como haría un
limpiaparabrisas, de modo que elimine de su superficie todas las
sales recién sedimentadas como consecuencia del arrastre, y
depositadas sobre el absorbedor, conservando así limpia la
superficie negra del mismo.
Las láminas del absorbedor pueden tener un
diseño geométrico variado, preferentemente rectangular, con el fin
de ocupar el máximo de la superficie de la balsa. En tal caso, el
arrastrador de sales tendría un desplazamiento longitudinal o
transversal en ambos sentidos para llevar las sales más allá de la
superficie del absorbedor a fin de que pudieran depositarse en el
compartimento inferior de la balsa.
No obstante, por razones de naturaleza práctica
puede ser más eficiente, en términos económicos, el empleo de
absorbedores de chapas o láminas circulares, aunque ello implique
una menor cobertura de la superficie, del orden del 9%. De esta
forma resulta más sencillo y económico el empleo de un limpiador
radial con eje de giro en el centro del absorbedor. En este caso el
absorbedor deberá disponer de una escotadura en forma de sector
circular para que llegadas a ella las sales arrastradas o por
volcado, puedan depositarse en el fondo de la balsa de
evaporación.
Variaciones en el diseño mecánico del
arrastrador de sales, p. ej., un arrastrador radial con movimiento
circular que, periódicamente, se limpie el mismo con un arrastrador
radial que eche a las sales fuera del absorbedor para que caigan en
el fondo de la balsa, u otro semejante, no constituirían
modificaciones en la esencia de esta invención.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista general de la balsa
de evaporación para la obtención de sales objeto de la presente
invención.
Figuras 2A y 2B.- Muestran dos tablas de datos
con los resultados obtenidos en ensayos experimentales, los cuales
reflejan la notable mejoría conseguida con la balsa de evaporación
objeto de invención.
Figura 3A y 3B.- Muestran dos esquemas del
sistema limpiador longitudinal y circular según la forma de la
lámina absorbedora.
Tal y como se puede apreciar en la figura 1, la
balsa (1) de evaporación para la obtención de sales objeto de
invención comprende la disposición de una lámina (2) de chapa negra
y superficie corrugada, situada horizontalmente bajo la superficie
del agua contenida en la balsa (1), a una distancia de 10 mm., de
manera que dicha balsa (1) se divide en dos compartimentos (3',
3''), un compartimento inferior (3'') en el que se encuentra la
mayor parte del volumen de agua contenida en la balsa (1), y un
compartimento superior (3') que contiene una pequeña porción de
agua, la cual ocupa un volumen muy reducido, lo que favorece un
calentamiento más rápido de este volumen de agua, elevando su
temperatura, y en consecuencia incrementando su tasa de evaporación,
permitiendo que dicha agua se evapore de manera más rápida y por
tanto aumentando la capacidad de producción de recogida de
sales.
Además, dicha la lámina (2) dispone de un
material aislante (4) ubicado en su cara inferior de manera que
permite obtener un mayor aislamiento entre el compartimento superior
(3') y el compartimento inferior (3'').
En la tabla mostrada en la figura 2A se
representan los datos obtenidos durante una semana de ensayos, en la
cual se puede apreciar la diferencia de temperaturas existente entre
el agua situada sobre la lámina (zona soleada) y el agua situada
bajo la lámina (zona en sombra). Igualmente se pueden observar los
datos de temperatura obtenidos en dichas zonas utilizando una lámina
negra y una lámina de color blanco.
Por otro lado en la tabla de la figura 2B se
puede observar la diferencia existente entre las tasas de
evaporación media en 24 horas del agua situada sobre una lámina
negra y sobre una lámina blanca. Además se indica el porcentaje de
mejora obtenido entre la tasa de evaporación de la lámina negra y la
lámina blanca.
En la figura 3A se presenta una vista en planta
de un absorbedor (5) de diseño circular dotado de una escotadura (6)
y de un limpiador radial (7) que tiene un movimiento circular.
En la figura 3B se presenta una vista en planta
de un absorbedor (5) de diseño rectangular dotado de un limpiador
transversal (8) que tiene un movimiento longitudinal.
Claims (8)
1. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales caracterizada porque comprende una lámina (2) rígida,
situada horizontalmente bajo la superficie del agua contenida en la
balsa (1), a una distancia inferior a 50 mm, de manera que dicha
balsa (1) se divide en dos compartimentos (3', 3''), un
compartimento inferior (3'') en el que se encuentra la mayor parte
del volumen de agua contenida en la balsa (1), y un compartimento
superior (3') que contiene una pequeña porción de agua, la cual
ocupa un volumen muy reducido, incrementándose su tasa de
evaporación debido a la radiación solar recibi-
da.
da.
2. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con reivindicación 1, caracterizada porque
la lámina (2) es de chapa.
3. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizada porque la lámina (2) es negra.
4. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1-3 caracterizada porque la lámina (2)
presenta su superficie corrugada.
5. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con reivindicación 1, caracterizada
comprende adicionalmente un material aislante (4) ubicado en la cara
inferior de la lámina (2) para el aislamiento entre el compartimento
superior (3') y el compartimento inferior (3'').
6. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1-5 caracterizada porque la lámina (2) se
sitúa a 10 mm. bajo la superficie del agua.
7. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1-6 caracterizada porque la lámina (2) se
sitúa a 1 mm. bajo la superficie del agua.
8. Balsa (1) de evaporación para la obtención de
sales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1-7 caracterizada porque la lámina (2)
dispone de un limpiador radial (7) o transversal (8) dotado de un
movimiento circular o longitudinal de arrastre de sales
sobrenadantes o depositadas sobre un absorbedor (5) para que éstas
se depositen en el compartimento inferior (3'') a dicho absorbedor
(5).
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---|---|---|---|
ES200931215A ES2363147B1 (es) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Balsa de evaporación para la obtención de sales. |
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ES2363147B1 ES2363147B1 (es) | 2012-05-29 |
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ES (1) | ES2363147B1 (es) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527041C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-08-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) | Пруд-испаритель минерализованного дренажного стока |
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-
2009
- 2009-12-21 ES ES200931215A patent/ES2363147B1/es not_active Expired - Fee Related
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