ES2393507B1 - SEA WATER DESALINATION UNIT. - Google Patents
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Abstract
Unidad desaladora de agua marina.#Cuenta con unos bastidores provistos de membranas de ósmosis inversa (1) conectados a circuitos colectores de agua salada y de agua desalada (2) en el interior de una cámara sumergible (3) unida a una base-contrapeso (5) con medios de enganche (6) para inmersión e izado; conectándose dicha cámara (3) a: una conducción de salida al exterior de agua desalada (7) en la que se intercala un primer depósito-bomba (9); una conducción de salida al exterior de salmuera (8) en la que se intercala un segundo depósito-bomba (10); y al menos una entrada de agua salada con filtro de partículas en suspensión (4, 11, 12, 13); ubicándose la referida cámara (3) a un primer valor de profundidad marina de al menos 700 m con una tolerancia del 10%.Seawater desalination unit. # It has racks provided with reverse osmosis membranes (1) connected to saltwater and desalinated water collector circuits (2) inside a submersible chamber (3) attached to a base-counterweight (5) with hooking means (6) for immersion and lifting; said chamber (3) being connected to: an outlet pipe to the outside of desalinated water (7) in which a first tank-pump (9) is inserted; an outlet pipe to the outside of brine (8) in which a second tank-pump (10) is inserted; and at least one salt water inlet with a suspended particulate filter (4, 11, 12, 13); said chamber (3) being located at a first value of marine depth of at least 700 m with a tolerance of 10%.
Description
- UNIDAD DESALADORA DE AGUA MARINA SEA WATER DESALINATION UNIT
- OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION
- La presente invención, según se expresa en el The present invention, as expressed in the
- enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en una statement of this specification, consists of a
- 5 5
- unidad desaladora de agua marina cuya finalidad esencial seawater desalination unit whose essential purpose
- consiste en proporcionar una alternativa a las desaladoras is to provide an alternative to desalination plants
- terrestres, aprovechando la presión que se genera en el terrestrial, taking advantage of the pressure generated in the
- fondo marino para separar el agua de los solutos en vez de seabed to separate water from solutes instead of
- recurrir a la aplicación de energía eléctrica o a la resort to the application of electrical energy or
- 10 10
- generación artificial de diferencias de presiones en artificial generation of pressure differences in
- tierra, para lo cual la invención facilita una estructura earth, for which the invention provides a structure
- con bastidores provistos de membranas de ósmosis inversa en with racks provided with reverse osmosis membranes in
- el interior de una cámara que se sumerge a profundidades de the interior of a chamber that is submerged to depths of
- aproximadamente 700 m, para poder así iniciar el proceso de approximately 700 m, in order to start the process of
- 15 fifteen
- separación del agua y de los solutos con un rendimiento separation of water and solutes with a yield
- energético comparable o superlor al de las unidades energy comparable or higher than that of the units
- desaladoras del estado de la técnica. state-of-the-art desalination plants.
- ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
- Conocemos diversos registros referentes a sistemas We know various records regarding systems
- 20 twenty
- para desalar agua marina tales como la patente española con to desalinate sea water such as the Spanish patent with
- número de publicación 2.112.206 y enunciada como quot;sistema publication number 2.112.206 and listed as "system
- con sustentación fija o móvil para desalación de agua de with fixed or mobile support for desalination of
- mar con dispositivo de células de ósmosis inversa, sea with reverse osmosis cell device,
- sumergido a profundidades variables de trabajoquot;; como el submerged at variable working depthsquot ;; As the
- 25 25
- modelo de utilidad español con número de publicación Spanish utility model with publication number
- 1.070.065, enunciado como quot;unidad de desalación y bombeo de 1,070,065, stated as "unit of desalination and pumping of
- agua marinaquot;; como la patente francesa n° 2.484.391 marinaquot ;; such as French patent n ° 2,484,391
- enunciada como quot;proceso y dispositivo de producción de agua listed as "water production process and device
- dulce a partir de agua de marquot;; o como la patente sweet from marquot water ;; or like the patent
- 3 O 3 O
- estadounidense no 3. O60. 119 enunciada como quot;conversión de American No. 3. O60. 119 stated as quot; conversion of
- agua salada en agua potablequot;. salt water in drinking waterquot ;.
- Tal y como reflejan esos registros es conocida la As these records reflect, the
- técnica de desalar agua marina mediante estructuras dotadas technique of desalinating seawater using endowed structures
- de membranas de ósmosis inversa, utilizando las altas of reverse osmosis membranes, using high
- 35 35
- presiones de las aguas marinas profundas para facilitar el deep seawater pressures to facilitate
correspondiente intercambio osmótico en esas membranas, que sometidas a las distintas presiones interior y exterior de un recinto cerrado por ellas dejan pasar en un sentido el agua pura pero no las sales en disolución que puedan existir. corresponding osmotic exchange in these membranes, which, subjected to the different internal and external pressures of an enclosure enclosed by them, allow pure water to pass in one direction but not the salts in solution that may exist.
Este aprovechamiento de la presión existente en las profundidades marinas presenta ventajas energéticas respecto de la producción de las presiones necesarias en tierra firme, ya que para ello se requiere efectuar artificialmente la mencionada diferencia de presión. This use of the pressure existing in the deep sea has energy advantages with respect to the production of the necessary pressures on land, since this requires artificially making the aforementioned pressure difference.
Entre los registros citados consideramos como más cercanos a la presente invención la patente 2.112.206 y el modelo de utilidad 1.070065. En el primer caso, tal y como se dice en su resumen, se trata de un sistema destinado a la desalación de agua de mar mediante un dispositivo constituido por uno o más módulos con alta resistencia a la presión y a la corrosión que, disponiendo del adecuado número de células de ósmosis inversa vaya sumergido a grandes profundidades de trabajo. Todo ello sustentado bien por buque, plataforma o cualquier otro sistema fijo o propulsado, pudiendo actuar este último elemento tanto de soporte físico de los módulos de presión como de los diferentes sistemas de trasiego del agua desalada obtenida en profundidad hasta la superficie; de central de Among the aforementioned records, we consider patent 2,112,206 and utility model 1.070065 to be closer to the present invention. In the first case, as stated in its summary, it is a system for desalination of seawater using a device consisting of one or more modules with high resistance to pressure and corrosion, which, having the appropriate number of reverse osmosis cells go submerged at great working depths. All this supported either by ship, platform or any other fixed or propelled system, this last element being able to act both as a physical support for the pressure modules and for the different desalination water transfer systems obtained in depth up to the surface; of central
- almacenamiento, storage,
- distribución y suministro, pudiendo distribution and supply, being able
- representar represent
- una alternativa a las plantas convencionales, a alternative to the plants conventional,
- incluso even
- en rendimiento económico. in performance economic.
Según puede apreciarse en las figuras de la citada patente, la realización práctica de este sistema es una especie de cápsula esférica donde se realiza el intercambio osmótico y que se conecta a un buque mediante unos cables y conducciones. Aunque el sistema de esta patente con número de publicación 2.112.206 emplea la misma tecnología que la presente invención, se trata de una estructura muy distinta a la de la presente invención; siendo además excesivamente genérico el ámbito protector definido por la parte caracterizante de la primera reivindicación de esa patente, de manera que no aporta novedad alguna al estado de la técnica que se conocía antes de 1.996, año de solicitud de esta patente 2.112.206, según puede demostrarse con el documento de patente estadounidense 3.060.119 antes citado. As can be seen in the figures of the aforementioned patent, the practical embodiment of this system is a kind of spherical capsule where the osmotic exchange is carried out and which is connected to a ship by means of cables and pipes. Although the system of this patent with publication number 2,112,206 uses the same technology as the present invention, it is a very different structure from that of the present invention; Furthermore, the protective scope defined by the characterizing part of the first claim of that patent is excessively generic, so that it does not contribute any novelty to the state of the art that was known before 1996, the year of application for this patent 2,112,206, according to it can be demonstrated with the aforementioned US patent document 3,060,119.
Por otra parte, respecto al modelo de utilidad On the other hand, regarding the utility model
1.070.065 cabe citar que la parte caracterizante de su primera reivindicación indica que quot;comprende una o más unidades de ósmosis inversa sumergibles a gran profundidad consistentes en tubos de acero con membranas semipermeables en su interior y ancladas en el fondo marino para que pueda producirse la desalación por la propia presión marina, las cuales disponen de prefiltros, tubos para la eliminación de la salmuera, pesas de plomo, anclajes para la fijación al fondo marino, y cables de acero conectados a una plataforma 1.070.065 it is worth mentioning that the characterizing part of its first claim indicates that it "comprises one or more deep-submersible reverse osmosis units consisting of steel tubes with semi-permeable membranes inside and anchored to the seabed so that it can occur the desalination by the own marine pressure, which have pre-filters, tubes for the elimination of brine, lead weights, anchors for fixing to the seabed, and steel cables connected to a platform
o boya flotante para control y mantenimiento, estando las mencionadas unidades de ósmosis inversa conectadas directamente por tubos a uno o más depósitos sumergibles a los que pasa el agua desalada y estos conectados por tubos a una bomba de agua que bombea el agua desde los depósitos para mantener la diferencia de presión entre los depósitos y las unidades de ósmosis. or floating buoy for control and maintenance, the aforementioned reverse osmosis units being connected directly by tubes to one or more submersible tanks to which the desalinated water passes and these are connected by tubes to a water pump that pumps the water from the tanks to maintain the pressure difference between the tanks and the osmosis units.
Si bien en este modelo de utilidad se tienen algunos de los elementos de la presente invención, tales como dispositivos de bombeo, depósitos y filtros, la disposición estructura y funcionalidad de dichos elementos, aún sin quedar bien detallada en el documento correspondiente, se ve que es notablemente distinta de la de la presente invención, requiriéndose en las dos realizaciones que muestra dicho documento un sistema para el aprovechamiento de la fuerza de gravedad inexistente en el sistema de la invención, referenciado como 1 en este modelo de utilidad. Además, los depósitos 3 que emplea este modelo de utilidad se encuentran bien sumergidos al nivel de las unidades de ósmosis inversa 2, según la realización mostrada en su figura 1, o bien flotantes a nivel del mar, tal y como muestra la figura 2 de la segunda realización en dicho modelo de utilidad, y no en profundidades intermedias especialmente adecuadas según puede verse en la estructura de la presente invención. Además este modelo de utilidad del estado de la técnica también presenta el inconveniente señalado para la patente de no aportar características técnicas novedosas que faciliten un sistema eficiente y viable en la desalación del agua marina mediante los cambios de presión debidos a inmersiones en profundidad. Although some of the elements of the present invention, such as pumping devices, tanks and filters, are in this utility model, the structure and functionality of these elements, even without being detailed in the corresponding document, it is seen that it is notably different from that of the present invention, requiring in the two embodiments shown in said document a system for taking advantage of the non-existent force of gravity in the system of the invention, referenced as 1 in this utility model. Furthermore, the tanks 3 that this utility model uses are well submerged at the level of the reverse osmosis units 2, according to the embodiment shown in figure 1, or floating at sea level, as shown in figure 2 of the second embodiment in said utility model, and not in particularly suitable intermediate depths as can be seen in the structure of the present invention. Furthermore, this state-of-the-art utility model also has the drawback pointed out for the patent of not providing novel technical characteristics that facilitate an efficient and viable system in desalination of sea water through pressure changes due to deep immersions.
Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en una unidad desaladora de agua marina que cuenta con unos bastidores provistos de membranas de ósmosis inversa que utilizan la alta presión de las aguas marinas profundas para facilitar el correspondiente intercambio osmótico en las referidas membranas. To achieve the objectives and avoid the drawbacks indicated in previous sections, the invention consists of a seawater desalination unit that has racks provided with reverse osmosis membranes that use the high pressure of deep seawater to facilitate the corresponding osmotic exchange. in the referred membranes.
Novedosamente, según la invención, dichos bastidores se encuentran conectados a circuitos conectores de agua salda y de agua desalada en el interior de una cámara sumergible unida a una base-contrapeso con medios de enganche para inmersión e izado; conectándose dicha cámara Novelty, according to the invention, said frames are connected to saltwater and desalinated water connector circuits inside a submersible chamber attached to a base-counterweight with hooking means for immersion and hoisting; connecting said camera
a: una conducción de salida al exterior de agua desalada en a: an outlet pipe to the outside of desalinated water in
- la the
- que se intercala un primer depósito-bomba; una than I know sandwiched a first tank-pump; a
- conducción driving
- de salida al exterior de salmuera en la que se of departure to the Exterior of brine in the than I know
- intercala sandwiched
- un segundo depósito-bomba; y al menos una a second tank-pump; and to the less a
entrada de agua salda con filtro de partículas en suspensión; ubicándose la referida cámara a un primer valor de profundidad marina de al menos 7 O O m con un margen de tolerancia del 10% de dicho primer valor. inlet water with suspended particle filter; the aforementioned camera being located at a first value of marine depth of at least 7 O O m with a tolerance margin of 10% of said first value.
Según una realización preferente de la invención, los mencionados medios de enganche consisten en unas argollas conectables a cadenas de izado e inmersión. Además, en dicha realización preferente de la invención, el primer depósito-bomba se ubica a un segundo valor de profundidad de 350 m menor que el referido primer valor de la cámara sumergida, y también con un 10% de tolerancia para este segundo valor; mientras que el referido segundo depósitobomba se ubica a un tercer valor de profundidad de 450 m menor que el del primer valor de la mencionada cámara, igualmente que en los casos anteriores con tolerancia del 10% para este tercer valor. According to a preferred embodiment of the invention, said hooking means consist of rings that can be connected to lifting and dipping chains. Furthermore, in said preferred embodiment of the invention, the first tank-pump is located at a second depth value of 350 m less than the referred first value of the submerged chamber, and also with a 10% tolerance for this second value; while the aforementioned second tank pump is located at a third depth value of 450 m less than that of the first value of the mentioned chamber, as well as in the previous cases with a tolerance of 10% for this third value.
Por otra parte, en la mencionada realización preferente de la invención, la aludida entrada de agua salada con filtro se selecciona entre: On the other hand, in the aforementioned preferred embodiment of the invention, the aforementioned filtered salt water inlet is selected from:
- --
- una o varias aberturas con respectivos filtros en el propio cuerpo de la cámara; one or more openings with respective filters in the body of the camera;
- --
- las referidas una o varias aberturas con filtros en el cuerpo de la cámara más una abertura adicional de la cámara que está conectada a una conducción de agua salada que remata en un filtro adicional de partículas en suspensión para entrada de agua salada. the aforementioned one or more openings with filters in the body of the chamber plus an additional opening of the chamber that is connected to a saltwater line ending in an additional filter of suspended particles for the entry of saltwater.
Otra característica de la realización preferente de la invención consiste en que el mencionado filtro adicional de partículas de la conducción de agua salada se ubica a un cuarto valor de profundidad que se encuentra a 60±10% m de la superficie marina. Another characteristic of the preferred embodiment of the invention consists in that said additional filter of particles from the saltwater line is located at a fourth depth value that is 60 ± 10% m from the sea surface.
Además, ese filtro adicional de partículas de la realización preferente de la invención se instala en una disposición seleccionada entre: inmersión libre al referido cuarto valor de profundidad, y conectado mediante un cable Furthermore, this additional particle filter of the preferred embodiment of the invention is installed in an arrangement selected from: free immersion at said fourth depth value, and connected by a cable
o nexo de unión a una plataforma marina, embarcación, acantilado, costa u otra estación de superficie. or connection link to a marine platform, boat, cliff, coast or other surface station.
Por otra parte, según diversas realizaciones de la invención, alguna, varias o todas las referidas conducciones son susceptibles de incorporar elementos de flotabilidad que impidan su hundimiento. On the other hand, according to various embodiments of the invention, some, several or all of said pipes are capable of incorporating buoyancy elements that prevent their sinking.
Además, en la unidad desaladora de agua marina del ejemplo de la invención la ubicación de la misma se selecciona entre: In addition, in the seawater desalination unit of the example of the invention the location thereof is selected from:
-ubicación paralela a un acantilado, de manera que la conducción de salmuera se dispone en vertical y tras salir -location parallel to a cliff, so that the brine line is arranged vertically and after leaving
del referido segundo depósito-bomba desemboca libremente en la atmósfera sobre la superficie marina; mientras que la conducción de agua desalada, también dispuesta en vertical, tras salir del referido primer depósito-bomba desemboca en la superficie terrestre del acantilado mediante un acodamiento para su aprovechamiento o reconducción a red de distribución o suministro tras su mineralización; from said second tank-pump empties freely into the atmosphere on the sea surface; while the desalinated water pipeline, also arranged vertically, after leaving the aforementioned first reservoir-pump empties into the land surface of the cliff by means of a bend for its use or redirection to the distribution or supply network after mineralization;
ubicación en proximidad de costa marina, de manera que la conducción de salmuera se dispone en vertical y tras salir del referido segundo depósito-bomba desemboca libremente en la atmósfera sobre la superficie marina; mientras que la conducción de agua desalada tras salir del location in proximity to the sea coast, so that the brine line is arranged vertically and after leaving the said second tank-pump it empties freely into the atmosphere on the sea surface; while the desalinated water line after leaving the
- referido referred
- primer depósito-bomba se lleva a la costa sobre el first tank-pump I know carries to the coast on the
- fondo background
- marino con la inclinación natural que supera el Marine with the inclination natural than beats the
- correspondiente correspondent
- desnivel para su aprovechamiento o unevenness for its exploitation or
- reconducción redirection
- a red de distribución o suministro tras su to net of distribution or supply after its
- mineralización; mineralization;
- ubicación Location
- bajo plataforma marina o embarcación, de low platform Marine or boat, of
manera que la conducción de salmuera se dispone en vertical y tras salir del referido segundo depósito-bomba desemboca libremente sobre la referida plataforma o embarcación; mientras que la conducción de agua desalada, también dispuesta en vertical, tras salir del referido primer depósito-bomba desemboca sobre la plataforma o embarcación para su aprovechamiento o almacenamiento. so that the brine line is arranged vertically and after leaving said second tank-pump it empties freely onto said platform or vessel; while the desalinated water pipeline, also arranged vertically, after leaving the said first tank-pump empties onto the platform or vessel for use or storage.
Con la estructura que se ha descrito, la invención presenta ventajas relativas a la utilización de la fuerza de gravedad y la presión de las profundidades marinas como energías que permiten desarrollar el proceso de ósmosis inversa sin necesidad de crear estructuras artificiales que generen la correspondiente presión. Otra ventaja de la invención es que facilita unidades móviles sin requerimiento de estructuras terrestres de gran volumen, por lo que su impacto ambiental y urbanístico es muy escaso With the structure that has been described, the invention presents advantages relative to the use of the force of gravity and the pressure of the deep sea as energies that allow the reverse osmosis process to develop without the need to create artificial structures that generate the corresponding pressure. Another advantage of the invention is that it provides mobile units without the need for large-volume land structures, so its environmental and urban impact is very low.
o nulo. Por otra parte, mediante la unidad desaladora de la invención no se producen deterioros ni destrucciones de las or null. Furthermore, the desalination unit of the invention does not cause deterioration or destruction of the
zonas o ecosistemas donde se incluya, quedando esa zona o ecosistema con iguales características mediambientales que las que existían previamente a la instalación de la unidad. La invención presenta ventajas relativas a que los costes de explotación son relativamente pequeños al no necesitarse grandes estructuras para su desarrollo. Mediante la invención se superan inconvenientes del estado de la técnica al proporcionarse una estructura que optimiza el rendimiento energético, facilitándose las conducciones y valores de profundidad más convenientes para una unidad desaladora de profundidad en aguas marinas. zones or ecosystems where it is included, leaving that zone or ecosystem with the same environmental characteristics as those that existed prior to the installation of the unit. The invention has advantages in that the operating costs are relatively small since large structures are not required for its development. By means of the invention, drawbacks of the state of the art are overcome by providing a structure that optimizes energy efficiency, facilitating the most convenient conduits and depth values for a depth desalination unit in marine waters.
A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. Below, to facilitate a better understanding of this specification and forming an integral part thereof, some figures are attached in which the object of the invention has been represented by way of illustration and not limitation.
Figura 1.-Representa una vista esquemática en alzado de una unidad desaladora de agua marina realizada según la presente invención. Figure 1.- Represents a schematic elevation view of a seawater desalination unit made according to the present invention.
Figura 2.-Representa una vista esquemática de perfil de la unidad desaladora de agua marina de la anterior figura l. Figure 2.- Represents a schematic profile view of the seawater desalination unit of figure 1 above.
Figura 3.-Representa una vista en planta superior y esquemática de la unidad desaladora de las anteriores figuras. Figure 3.- Represents a schematic top plan view of the desalination unit of the previous figures.
Figura 4.-Es una vista esquemática de la unidad desaladora de las anteriores figuras 1 a 3 en una primera aplicación en la que se dispone con una ubicación paralela a un acantilado. Figure 4.- Is a schematic view of the desalination unit of the previous figures 1 to 3 in a first application in which it is arranged with a location parallel to a cliff.
Figura 5.-Es una vista esquemática de la unidad desaladora de las anteriores figuras 1 a 3 en una segunda aplicación en la que se dispone con una ubicación en proximidad de costa marina. Figure 5.- Is a schematic view of the desalination unit of the previous figures 1 to 3 in a second application in which it is arranged in a location near the sea coast.
Figura 6.-Representa una vista esquemática de la unidad desaladora de las anteriores figuras 1 a 3 para una tercera aplicación en la que se dispone con una ubicación bajo plataforma marina o embarcación. Figure 6.- Represents a schematic view of the desalination unit of the previous figures 1 to 3 for a third application in which it is arranged with a location under a marine platform or vessel.
Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras. Next, a description of an example of the invention is made with reference to the numbering adopted in the figures.
Primeramente, facilitamos un listado de las referencias numéricas de las seis figuras de este documento indicando su significado: Firstly, we provide a list of the numerical references of the six figures in this document indicating their meaning:
1: Bastidores con membranas de ósmosis inversa. 1: Racks with reverse osmosis membranes.
2: Circuitos colectores de agua desalada y salmuera. 2: Desalination and brine water collector circuits.
3: Cámara o recinto de los bastidores l. 3: Camera or rack enclosure l.
4: Aberturas con filtro en la cámara 3. 4: Filter openings in chamber 3.
5: Base-contrapeso de la cámara 3. 5: Camera base-counterweight 3.
6: Argollas de enganche de cadenas 19. 6: Chain hook eyes 19.
7: Conducción de agua desalada. 7: Conduction of desalinated water.
8: Conducción de salmuera. 8: Brine conduction.
9: Primer depósito-bomba de extracción de agua desalada. 9: First tank-pump for extraction of desalinated water.
10: Segundo depósito-bomba de extracción de salmuera. 10: Second tank-brine extraction pump.
11: Abertura adicional de entrada de agua marina en la cámara 3. 11: Additional opening for seawater inlet into chamber 3.
12: Conducción de agua marina conectada a la abertura adicional 11. 12: Sea water line connected to additional opening 11.
13: Filtro adicional de entrada de agua en la conducción 12. 13: Additional filter for inlet water in line 12.
14: Superficie marina. 14: Marine surface.
15: Acantilado. 15: Cliff.
16: Costa marina. 16: Marine coast.
17: Embarcación. 17: Boat.
- 1 8 : Cable de sujeción del filtro adicional 13 en la embarcación 17. 1 8: Additional filter holding cable 13 on boat 17.
19: Cadenas de izado e inmersión de la base-contrapeso 19: Lifting and immersion chains of the base-counterweight
- 5 . 5 .
Como puede apreciarse en las figuras 1, 2 y 3, donde se muestran vistas en alzado, perfil y planta de la unidad desaladora del presente ejemplo en forma esquemática, los bastidores con membranas de ósmosis inversa 1 se encuentran conectados a unos circuitos colectores de agua salada y de agua desalada 2 en el interior de una cámara sumergible 3. As can be seen in Figures 1, 2 and 3, where the elevation, profile and plan views of the desalination unit of the present example are shown schematically, the frames with reverse osmosis membranes 1 are connected to water collecting circuits salty and desalinated water 2 inside a submersible chamber 3.
Dichos bastidores 1, así como los circuitos 2, se realizan con materiales que presenten gran resistencia a la presión y a la corrosión, como por ejemplo acero inoxidable. En la cámara 3, la presión se iguala por la entrada de agua a través de las aberturas con filtro 4, con lo que no se hace necesario un gran refuerzo estructural en dicha cámara 3. Said frames 1, as well as circuits 2, are made with materials that have high resistance to pressure and corrosion, such as stainless steel. In chamber 3, the pressure is equalized by the entry of water through the filter openings 4, so that a large structural reinforcement is not necessary in said chamber 3.
La cámara 3 se encuentra solidariamente unida a una base-contrapeso 5 que puede realizarse con hormigón armado y que incluye unos medios de enganche consistentes en unas anillas o argollas 6 que facilitan el enganche de cadenas 19 para facilitar la inmersión y el izado de la unidad, tal y como puede apreciarse en la figura 6. Chamber 3 is jointly attached to a base-counterweight 5 that can be made with reinforced concrete and that includes hooking means consisting of rings or eyelets 6 that facilitate hooking chains 19 to facilitate immersion and hoisting of the unit , as can be seen in figure 6.
Además, la cámara 3 está conectada a una conducción de salida al exterior de agua desalada 7 en la que se intercala un primer depósito-bomba 9, a una conducción de salida al exterior de salmuera 8 en la que se intercala un segundo depósito-bomba 10, y a varias entradas de agua salada provistas de filtro de partículas en suspensión. Furthermore, chamber 3 is connected to an outlet pipe to the outside of desalinated water 7 in which a first tank-pump 9 is inserted, to an outlet pipe to the outside of brine 8 in which a second tank-pump is inserted. 10, and several salt water inlets provided with a suspended particulate filter.
Dichas varias entradas de agua salada con filtro consisten en el presente ejemplo en unas aberturas con filtro 4 realizadas en el propio cuerpo de la cámara 3 y en una abertura adicional 11 que se prolonga en una conducción de agua marina 12 por el exterior de la cámara 3 hasta rematar en un filtro adicional 13, según puede verse en la figura l. Said various inlets with filtered salt water consist, in the present example, of openings with filter 4 made in the body of the chamber 3 and in an additional opening 11 which is prolonged in a line of sea water 12 by the exterior of the chamber. 3 until ending in an additional filter 13, as can be seen in figure l.
Este filtro adicional 13 puede o no, según diversas aplicaciones, conectarse mediante un cable o nexo de unión This additional filter 13 may or may not, depending on various applications, be connected via a connecting cable or link
18 a una estación de superficie o embarcación 17, tal y como puede verse en la figura 6. 18 to a surface station or vessel 17, as can be seen in figure 6.
Con la estructura que se ha explicado, la técnica de utilización de la unidad desaladora del presente ejemplo consiste en introducir la cámara 3 con sus elementos asociados a unos 7 O O m de profundidad para que el agua marina que llega a los bastidores 1, libre de partículas groseras en suspensión, en virtud del filtro adicional 13 y de los filtros de las aberturas 4, llegue a los bastidores 1, de manera que una vez producido el intercambio osmótico, el agua desalada ascienda por la conducción 7 aproximadamente 350 m respecto de la ubicación de la cámara 3 a 7 O O m de profundidad, de manera que faltaría aproximadamente una distancia de otros 350 m para llevarla a la superficie. Al mismo tiempo, la salmuera asciende por la conducción 8 unos 450 m respecto de la situación de la cámara 3 a 700 m de profundidad, con lo que quedarían aproximadamente 250 m para llevarla hasta la superficie marina 14. Al objeto de completar las subidas naturales de salmuera y de agua desalada se utilizan los referidos primer y segundo depósitos-bomba 9 y 10 en las profundidades convenientes, tal y como puede verse en la With the structure that has been explained, the technique for using the desalination unit of the present example consists in introducing chamber 3 with its associated elements at a depth of about 7 OO m so that the sea water that reaches the frames 1, free of coarse particles in suspension, by virtue of the additional filter 13 and the filters of the openings 4, reach the frames 1, so that once the osmotic exchange has taken place, the desalinated water rises through line 7 approximately 350 m from the location of the camera 3 to 7 OO m deep, so that it would take approximately a distance of another 350 m to bring it to the surface. At the same time, the brine ascends through line 8 about 450 m with respect to the location of chamber 3 at a depth of 700 m, so that there would be approximately 250 m left to take it to the sea surface 14. In order to complete the natural rises The first and second pump tanks 9 and 10 are used for brine and desalinated water at the appropriate depths, as can be seen in the
- figura figure
- 4. Así, el primer depósito-bomba 9 se dispone Four. So, the first tank-pump 9 I know has
- aproximadamente approximately
- 350 m bajo la superficie marina 14, en 350 m low the surface Marine 14, in
- tanto so much
- que el segundo depósito-bomba 10 se dispone than the second tank-pump 10 I know has
- aproximadamente approximately
- a 250 m de profundidad respecto de la to 250 m of depth respect of the
superficie marina 14, todo ello estando la cámara 3 a unos 700 m de profundidad respecto de dicha superficie marina 14, tal y como se ha representado en la figura 4. marine surface 14, all of which being camera 3 at a depth of about 700 m with respect to said marine surface 14, as shown in figure 4.
Por otra parte, el filtro adicional 13, con los valores de profundidad referidos anteriormente para los depósitos-bomba 9 y 1 O y para la cámara 3, se sitúa a una profundidad de aproximadamente 60 m bajo la superficie del mar 14. On the other hand, the additional filter 13, with the depth values previously referred to for pump tanks 9 and 1 O and for chamber 3, is located at a depth of approximately 60 m below the surface of the sea 14.
Para calcular los diámetros internos de las conducciones 7 y 8, así como las capacidades de los To calculate the internal diameters of pipes 7 and 8, as well as the capacities of the
- depósitos 9 y 10 y la fuerza de sus respectivas bombas, se tanks 9 and 10 and the strength of their respective pumps,
- hacen estimaciones de los caudales de agua que se desean make estimates of the desired water flows
- extraer con la unidad desaladora de la aplicación concreta. extract with the desalination unit from the specific application.
- Para introducir las conducciones huecas de la unidad To insert the hollow pipes of the unit
- 5 5
- desaladora a las profundidades mencionadas hay que calcular desalination plant at the mentioned depths, we must calculate
- el peso del líquido que van a desalojar y contrarrestarlo the weight of the liquid they are going to dislodge and counteract it
- con una masa que desarrolle el empuje contrario with a mass that develops the opposite thrust
- a esta fuerza, con lo que se calcula la masa que debe at this force, which calculates the mass that must
- presentar la base-contrapeso 5 con la cámara 3. Además, la display base-counterweight 5 with camera 3. In addition, the
- 10 10
- introducción en el agua de la unidad debe realizarse a una The unit should be introduced into the water at a
- velocidad controlada para que no se dañen las estructuras speed controlled so that structures are not damaged
- funcionales correspondientes, lo cual se realiza a través corresponding functional, which is done through
- de los anclajes que facilitan las argollas 6 conectadas a of the anchors provided by the rings 6 connected to
- las cadenas 19, que servirán tanto para la inmersión como chains 19, which will serve both immersion and
- 15 fifteen
- para el izado de la unidad desaladora. for lifting the desalination unit.
- Las aberturas que presenta la cámara 3 en el presente The openings presented by camera 3 in the present
- ejemplo son tres o cuatro en función de las necesidades de example are three or four depending on the needs of
- la entrada de agua salada que se haya calculado, pudiendo the input of salt water that has been calculated, being
- apreciarse en las figuras 1 y 2 tres aberturas con filtro 4 see in Figures 1 and 2 three openings with filter 4
- 2 O 2 O
- más la abertura adicional 11 con el filtro adicional 13, plus additional opening 11 with additional filter 13,
- que se mencionaron anteriormente. En el propio cuerpo de la that were mentioned earlier. In the body of the
- cámara 3 siempre debe haber alguna abertura para permitir camera 3 there should always be some opening to allow
- la entrada de agua salada desde el inicio del proceso de the entry of salt water from the beginning of the process
- inmersión de la cámara 3 y permitir así su llenado immersion of chamber 3 and thus allow its filling
- 25 25
- facilitando el proceso. facilitating the process.
- Los filtros de las aberturas 4 y el filtro adicional Filters of openings 4 and the additional filter
- 13 libran al agua a desalar de partículas groseras tales 13 free water to desalinate from coarse particles such
- como arena, flora y fauna acuática u otras, de manera que such as sand, aquatic flora and fauna or others, so that
- el agua salada pasa al interior de la cámara 3 limpia de salty water passes into chamber 3 clean of
- 30 30
- impurezas ejerciendo presión sobre las membranas impurities putting pressure on the membranes
- semipermeables de los bastidores 1, y al alcanzar la semipermeable racks 1, and upon reaching the
- profundidad necesaria comienza el proceso de separación en necessary depth the separation process begins in
- agua desalada y en salmuera mediante el proceso de ósmosis desalinated and brine water through the osmosis process
- inversa, con lo que el agua desalada de cada bastidor 1 reverse, bringing desalinated water from each rack 1
- 35 35
- pasa a una parte de los circuitos 2 correspondiente al agua passes to a part of circuits 2 corresponding to water
- desalada hasta llegar a la conducción 7 a la altura del desalinated until reaching line 7 at the height of
primer depósito bomba 9, bombeándose desde allí artificialmente hasta la superficie. Por su parte, la salmuera resultante del referido proceso se recoge en otra parte de los circuitos 2 para desembocar en la conducción 8, ascendiendo hasta el nivel del segundo depósito-bomba 10, bombeándose desde allí hasta la superficie. first pump reservoir 9, being artificially pumped from there to the surface. For its part, the brine resulting from the aforementioned process is collected in another part of the circuits 2 to flow into the line 8, rising to the level of the second tank-pump 10, pumping from there to the surface.
La figura 4 representa lo comentado para la aplicación con una ubicación paralela a un acantilado 15, que resulta ser el caso ideal de aplicación de la unidad del presente ejemplo, ya que la salida de agua desalada podrá conectarse directamente a una red de suministro tras el necesario proceso de mineralización de la misma, de manera que en Figure 4 represents the comments for the application with a location parallel to a cliff 15, which turns out to be the ideal case of application of the unit of the present example, since the desalinated water outlet can be directly connected to a supply network after the necessary mineralization process of the same, so that in
- esta this
- aplicación de la figura 4 el gasto energético y en application of the figure 4 the expenditure energetic and in
- materiales materials
- resulta mínimo respecto de otras dos result minimum respect of others two
- aplicaciones Applications
- que se explican seguidamente. than I know they explain below.
Otra aplicación consiste en disponer la unidad con una ubicación en proximidad de la costa marina 16, que resulta en todo análoga a la aplicación anterior, con la excepción de que la conducción de agua desalada 7 se lleva con la inclinación correspondiente al nivel natural en vez de en vertical, añadiéndose en este caso algunas estructuras tales como flotadores que impidan el hundimiento de las conducciones, resultando en esta aplicación más elevado el gasto en materiales y en energía para la extracción del agua desalada. Another application consists in arranging the unit in a location in proximity to the marine coast 16, which results in everything analogous to the previous application, with the exception that the desalinated water pipe 7 is carried with the inclination corresponding to the natural level instead vertically, adding in this case some structures such as floats that prevent the sinking of the pipes, resulting in this higher application the expenditure on materials and energy for the extraction of desalinated water.
En la figura 6 se muestra otra aplicación, en este caso con la unidad dispuesta en una ubicación bajo plataforma marina o embarcación 17, tal y como se aprecia en la figura 6. En este caso, la unidad se ubica en la cubierta de la embarcación 17, y mediante un sistema de grúa y motores se procede a la inmersión correspondiente, con lo que la unidad queda instalada en la vertical del buque o embarcación 17 que hará las veces de una plataforma de instalación, de depósito de agua desalada y de transporte de la misma hasta una red de distribución o buque nodriza para llenado de otros buques de transporte. Another application is shown in figure 6, in this case with the unit arranged in a location under a marine platform or boat 17, as shown in figure 6. In this case, the unit is located on the deck of the boat 17, and by means of a crane and motors system, the corresponding immersion is carried out, with which the unit is installed vertically on the ship or vessel 17, which will serve as an installation platform, desalinated water tank and transport from it to a distribution network or mother ship for filling other transport vessels.
Los gastos en esta aplicación, son pequeños al estar la unidad desaladora ubicada en la vertical de la embarcación 17, siendo el gasto energético algo mayor que el de la unidad en paralelo al acantilado 5, pero con la ventaja en esta aplicación de la embarcación 17, de que la inversión en estructuras no está sujeta a un espacio físico, pudiendo dar servicio en distintos puntos; dándose además la ventaja adicional de que la salmuera resultante del proceso no se vierte regularmente en el mismo punto o zona, siendo por tanto menores los daños a las condiciones naturales del entorno donde se vierte. Por otra parte, el cambio necesario de bastidores y la naturaleza móvil de la instalación permiten revisiones periódicas que facilitan el The expenses in this application are small since the desalination unit is located in the vertical position of the vessel 17, the energy expenditure being somewhat greater than that of the unit parallel to the cliff 5, but with the advantage in this application of the vessel 17 , that the investment in structures is not subject to a physical space, being able to provide service at different points; giving in addition the additional advantage that the brine resulting from the process is not poured regularly in the same point or zone, being therefore less damage to the natural conditions of the environment where it is poured. On the other hand, the necessary change of racks and the mobile nature of the installation allow periodic reviews that facilitate the
- mantenimiento. maintenance.
- Otras Others
- aplicaciones y ejemplos de la invención son Applications and examples of the invention are
- igualmente equally
- posibles, como por ejemplo en una plataforma possible, how by example in a platform
- fija, fixed,
- aunque en este caso los costes estructurales y las even if in this case the costs structural and the
características ambientales y ecológicas hacen de esa aplicación una realización menos atractiva. Environmental and ecological characteristics make this application less attractive.
Se ha estimado que sin amortización de materiales, con bombas de 25.000 1/h y utilizando un generador de gama media del mercado, el coste por litro de agua desalada, empleando la unidad desaladora de este ejemplo en la aplicación que utiliza la embarcación 17, se sitúa en unos 0,18 €, menos de un 30% del coste por litro de una desaladora terrestre convencional eficiente que ronda los 0,31 € por litro. La inversión total tiene un margen estimado de 30.000.000 de € utilizando una embarcación pequeña de 50 m de eslora, 10 m de manga y calado de 4 m con los depósitos llenos; habiéndose calculado que para un consumo de 150 1 por persona y día se podría abastecer de agua a una población de 8.000 personas. Con un buque de 100 m de eslora se podría abastecer a unas 30.000 personas, y con un buque de 150 m a unas 90.000. It has been estimated that without amortization of materials, with pumps of 25,000 1 / h and using a mid-range generator on the market, the cost per liter of desalinated water, using the desalination unit of this example in the application that uses vessel 17, it is around € 0.18, less than 30% of the cost per liter of an efficient conventional on-site desalination plant that is around € 0.31 per liter. The total investment has an estimated margin of € 30,000,000 using a small boat 50m long, 10m wide and 4m draft with full tanks; having calculated that for a consumption of 150 1 per person per day, a population of 8,000 people could be supplied with water. With a 100 m long ship it could supply about 30,000 people, and with a 150 m long ship it could supply about 90,000 people.
Claims (4)
- caracterizada porque la referida entrada de agua salada con characterized in that said salt water inlet with
- filtros se selecciona entre: Filters is selected from:
- -una o varias aberturas con respectivos filtros ( 4) -one or more openings with respective filters (4)
- en el propio cuerpo de la cámara (3), in the body of the camera (3),
- 5 5
- -las referidas una o varias aberturas con filtros (4) -the referred one or more openings with filters (4)
- en el cuerpo de la cámara (3) más una abertura adicional on the camera body (3) plus an additional opening
- (11) de la cámara (3) que está conectada a una conducción (11) of the camera (3) that is connected to a pipe
- de agua salada (12) que remata en un filtro adicional (13) salt water (12) ending in an additional filter (13)
- de partículas en suspensión para entrada de agua salada. of particles in suspension for entry of salt water.
- 1 O 1 O
- 5.UNIDAD DESALADORA DE AGUA MARINA, según 5.MARINE WATER DESALINATION UNIT, according to
- reivindicación 4, caracterizada porque dicho filtro Claim 4, characterized in that said filter
- adicional de partículas (13) de la conducción de agua additional particles (13) from the water line
- salada (12) se ubica a un cuarto valor de profundidad que salty (12) is located at a fourth depth value that
- se encuentra a 60±10% m de la superficie marina (14) it is 60 ± 10% m from the sea surface (14)
- 15 fifteen
- 6.UNIDAD DESALADORA DE AGUA MARINA, según 6.MARINE WATER DESALINATION UNIT, according to
- reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque ese filtro Claim 4 or 5, characterized in that that filter
- adicional de partículas (13) de la conducción de agua additional particles (13) from the water line
- salada (12) se instala en una disposición seleccionada salty (12) is installed in a selected arrangement
- entre: inmersión libre al referido cuarto valor de between: free immersion to the referred fourth value of
- 20 twenty
- profundidad, y conectado mediante un cable o nexo de unión depth, and connected by a connecting cable or link
- (18) a una plataforma marina, embarcación (17), acantilado (18) to a marine platform, boat (17), cliff
- (15), costa (16), u otra estación de superficie. (15), coast (16), or other surface station.
- 7.UNIDAD DESALADORA DE AGUA MARINA, según una 7.MARINE WATER DESALINATION UNIT, according to a
- cualquiera de las reivindicaciones anteriores, any one of the preceding claims,
- 25 25
- caracterizada porque alguna, varias o todas las referidas characterized by some, several or all of the referred
- conducciones (7, 8, 12), según aplicaciones e instalación pipes (7, 8, 12), according to applications and installation
- de la unidad desaladora, incorporan elementos de desalination unit, incorporate elements of
- flotabilidad que impiden su hundimiento. buoyancy that prevent its sinking.
- 8.UNIDAD DESALADORA DE AGUA MARINA, según una 8.MARINE WATER DESALINATION UNIT, according to a
- 30 30
- cualquiera de las reivindicaciones anteriores, any one of the preceding claims,
- caracterizada porque la ubicación de la unidad desaladora characterized in that the location of the desalination unit
- se selecciona entre: is selected from:
- -ubicación paralela a un acantilado (15), de manera -location parallel to a cliff (15), so
- que la conducción de salmuera (8) se dispone en vertical, y that the brine line (8) is arranged vertically, and
- 35 35
- tras salir del referido segundo depósito-bomba ( 1 O) after leaving said second tank-pump (1 O)
- (10) (10)
- desemboca libremente en la atmósfera sobre la superficie marina (14); mientras que la conducción de agua desalada (7) tras salir del referido primer depósito-bomba freely empties into the atmosphere on the sea surface (14); while the desalinated water pipe (7) after leaving the first tank-pump
- ((
- 9) se lleva a la costa (16) sobre el fondo marino con la inclinación natural que supera el correspondiente desnivel para su aprovechamiento o reconducción a red de distribución o suministro tras su mineralización; 9) it is brought to the coast (16) on the seabed with the natural inclination that exceeds the corresponding unevenness for its use or redirection to the distribution or supply network after its mineralization;
- salir go out
- del referido primer depósito-bomba (9) desemboca of the referred first tank-pump (9) empties
- sobre on
- la plataforma o embarcación (17) para su the platform or boat (17) for its
- aprovechamiento exploitation
- o almacenamiento. or storage.
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