ES2555289T3 - Procedimiento y dispositivos de remineralización y/o de corrección de pH de un agua producida en una aeronave - Google Patents

Procedimiento y dispositivos de remineralización y/o de corrección de pH de un agua producida en una aeronave Download PDF

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Abstract

Procedimiento de remineralización y de corrección de pH para un agua producida por una pila de combustible (P) embarcada en una aeronave, caracterizado por el hecho de que consiste en derivar una parte del agua producida por la pila hacia al menos un depósito de tratamiento (200) que contiene un reactivo de saturación y en mezclar el flujo de agua tratada salida del depósito de tratamiento (200) con el flujo de agua no derivado con el fin de obtener un agua con la mineralización y/o el pH deseados.

Description

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Procedimiento y dispositivos de remineralizacion y/o de correccion de pH de un agua producida en una aeronave Campo de aplicacion de la invencion
[0001] La presente invencion esta relacionada con el campo de los equipos embarcados en una aeronave que transporta pasajeros y particularmente con adaptaciones que permiten, en las mejores condiciones, remineralizar y corregir el pH de las aguas producidas en una aeronave.
Descripcion del estado de la tecnica anterior
[0002] Con el fin de disminuir el consumo de queroseno, la intensidad del ruido y la produccion de dioxido de carbono, los constructores aeronauticos se orientan hacia la ejecucion de una motorizacion electrica para la puesta en movimiento en el suelo de las aeronaves.
[0003] Una solucion tecnologica para tal ejecucion reside en la explotacion de una pila de combustible para alimentar el o los motores electricos.
[0004] En paralelo a la produccion de electricidad, la reaccion qufmica llevada a cabo por una pila de combustible produce agua y calor.
[0005] Dentro del problema de la disminucion del volumen de agua que se debe embarcar en una aeronave que transporta pasajeros, se puede considerar explotar el agua producida por la pila de combustible como agua potable de consumo y de alimentacion de las instalaciones sanitarias.
[0006] Tal explotacion se enfrenta sin embargo a varios problemas tecnicos descritos mas adelante.
[0007] El agua producida por una pila de combustible se desmineraliza y se acidifica y necesita por lo tanto una operacion de remineralizacion y de correccion de su pH antes de ser inyectada en la red de alimentacion de la aeronave.
[0008] Ademas del aspecto de proteccion de la salud de los pasajeros, esta operacion es igualmente necesaria debido a la fragilidad de los conductos habitualmente de acero inoxidable de dicha red de alimentacion.
[0009] No obstante, si exsisten soluciones de remineralizacion y de correccion de pH, estas ultimas requieren un tiempo y/o una superficie de exposicion entre el producto de remineralizacion y/o de correccion de pH y el agua que no cuadran con el tiempo de exposicion, la carga y/o la masa disponible en una aeronave.
[0010] Estos diferentes problemas tecnicos no han permitido hasta ahora considerar seriamente la explotacion de la produccion de agua de una pila de combustible como agua de consumo y de alimentacion de las instalaciones sanitarias de una aeronave que transporta pasajeros a pesar de las ventajas identificadas.
[0011] La patente US2004/043276 describe un dispositivo que incluye pilas de combustible, un deposito para la purificacion del agua y un deposito para la mineralizacion.
La patente JP2006228619 divulga la correccion del pH mediante la mezcla de agua contenida en un deposito y de agua purificada a la salida de una pila de combustible.
Descripcion de la invencion
[0012] Partiendo de este estado de los hechos, la solicitante ha llevado a cabo investigaciones que tienen el objetivo de evitar los inconvenientes citados anteriormente.
[0013] Estas investigaciones han desembocado en la concepcion de un procedimiento de remineralizacion y de correccion de pH para un agua producida por una pila de combustible embarcada en una aeronave, destacable por el hecho de que consiste en derivar una parte del agua producida por la pila hacia al menos un deposito de tratamiento que contiene un reactivo de saturacion y en mezclar el flujo de agua tratada salida del deposito de tratamiento con el flujo de agua no derivado con el fin obtener un agua con la mineralizacion y/o el pH deseados.
[0014] Esta caracterfstica es particularmente ventajosa por el hehco de que evita tener que tratar por contacto directo con el reactivo, la totalidad del agua salida de la pila de combustible.
[0015] El uso de un reactivo que alcanzan un nivel de saturacion permite controlar los parametros de tratamiento del agua salida del deposito de tratamiento.
[0016] El deposito de tratamiento puede contener un solo reactivo de tratamiento y estar asociado a otros tanques o
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contener varios reactivos destinados a varios tratamientos.
[0017] Entonces ya no es necesario disponer de un tiempo de exposicion con un reactivo o dosificar un reactivo en funcion de un volumen, puesto que el procedimiento de la invencion puede garantizar el paso de un cierto volumen de agua dentro de un deposito de tratamiento cuyo nivel de tratamiento esta controlado asegurando, despues de la mezcla, los niveles de mineralizacion y/o de pH deseados.
Ademas, la remineralizacion y/o la correccion de pH son activadas desde la circulacion del agua en el deposito de tratamiento sin necesitar un tiempo de exposicion considerable.
[0018] Se entiende que la ejecucion de un tal procedimiento va a conducir a soluciones particularmente de calidad conforme a los objetivos de la invencion.
El procedimiento de la invencion permite por lo tanto considerar la explotacion del agua salida de una pila de combustible embarcada en una aeronave para fines de consumo para los pasajeros y de alimentacion de las instalaciones sanitarias de dicha aeronave.
[0019] Asf, otro objeto de la invencion reside en el dispositivo que permite poner en practica el procedimiento anteriormente descrito.
Segun la invencion, el dispositivo comprende un primer deposito repartidor al cual llega el agua desmineralizada salida de la pila y de donde salen al menos dos conductos:
- un primer conducto desemboca en un segundo deposito de tratamiento que comprende un reactivo de saturacion con el cual el agua entra en contacto con fines de remineralizacion y/o de correccion de pH, donde el agua asf tratada es evacuada hacia un tercer conducto,
- un segundo conducto deja circular un agua directamente salida del primer deposito y se junta con el agua tratada salida del segundo deposito con el fin de mezclarse.
[0020] El uso de un deposito repartidor garantiza la derivacion del agua salida de la pila.
[0021] Con el fin de duplicar las capacidades de un tal dispositivo, este ultimo comprende, segun otra caracterfstica particularmente ventajosa de la invencion, un primer deposito repartidor al cual llega el agua desmineralizada salida de la pila y de donde salen tres conductos:
- dos conductos desembocan cada uno en un deposito diferente de tratamiento que comprende un reactivo de saturacion con el que el agua entra en contacto, donde el agua asf tratada es evacuada a traves de un cuarto y un quinto conducto,
- un tercer conducto que sale del deposito repartidor deja circular un agua directamente salida del primer deposito y se junta con el agua tratada salida de los dos tanques de tratamiento dentro de un deposito de mezcla con el fin de mezclarse.
[0022] Tal desdoblamiento de las capacidades de tratamiento permite considerar una especializacion de estos ultimos.
Asf, segun otra caracterfstica particularmente ventajosa de la invencion, un primer deposito de tratamiento comprende un reactivo de saturacion que asegura la remineralizacion y el segundo deposito de tratamiento comprende un reactivo de saturacion que asegura la correccion del pH.
[0023] Una version simplificada del dispositivo comprende una division del conducto de salida del agua desmineralizada salida de la pila de combustible en dos conductos uno de los cuales viene desembocar en un deposito de tratamiento, la tuberfa de agua tratada que salie de dicho deposito se une a la tuberfa de agua no tratada con el fin de mezclarse.
Con el fin de asegurar el tratamiento del conjunto de los parametros, un tal dispositivo se puede instalar en cascada en sentido ascendente o en sentido descendente de un dispositivo identico de tratamiento de otro parametro.
[0024] La ejecucion del procedimiento, cualquiera que sea el dispositivo, se facilita por el hecho que uno o mas conductos estan equipados de un modulo de regulacion de caudal.
Asf, segun el tipo de tratamiento o los volumenes desplazados, se ajustan los caudales.
[0025] Con el fin, por ejemplo, de filtrar el agua salida de la pila asf como el agua salida del tratamiento, uno o mas conductos estan equipados con un modulo de filtracion.
Estos modulos de filtracion pueden estarr dispuestos en el extremo de conductos dentro de dichos tanques.
[0026] Por supuesto, la eleccion del reactivo es fundamental.
Para poner en practica este procedimiento, el reactivo es muy rapido en alcanzar su saturacion para asegurar la regularidad de los parametros de tratamiento del agua salida de los tanques de tratamiento desde el inicio del funcionamiento.
Ademas, esta disenado de forma que no pueda actuar nada mas que cuando el agua se desplaza y no cuando esta esta estancada, evitando asf toda sobreconcentracion.
[0027] Segun una forma de realizacion no limitativa, el reactivo de saturacion para la remineralizacion y/o para la
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correccion del Ph contiene los elementos siguentes asociados o no:
- carbonato de calcio,
- hidroxido de calcio,
- bicarbonatos,
- carbonatos,
- acido sulfurico,
- resina intercambiadora de iones,
- absorbentes minerales,
- cloruro de sodio,
- cloruro de calcio.
[0028] Segun otra caracterfstica particularmente ventajosa, el dispositivo comprende medios de medida de la mineralizacion y del pH a la salida del dispositivo que comunican los datos a una maquina automatica de control de modulo(s) de regulacion de caudal, lo que va a permitir proponer la remineralizacion y la correccion de pH mas precisa posible y de forma automatica.
[0029] Segun otra caracterfstica particularmente ventajosa de la invencion, el dispositivo comprende al menos un medidor de caudal que permite medir el caudal del agua antes o despues de la mezcla y al menos una bomba dosificadora posicionada a la salida del deposito de tratamiento con el fin de dosificar la cantidad de agua tratada que se va a mezclar con el agua no tratada.
[0030] Segun una forma de realizacion preferida, el dispositivo comprende un medio de medida del caudal (o medidor de caudal) del agua no derivada asociado a un medio de dosificacion de tipo bomba dosificadora dispuesta a la salida de deposito de tratamiento con el fin de reinyectar el volumen de agua tratada adecuado al agua no tratada.
[0031] El dispositivo comprende ademas un modulo de desinfeccion del agua despues de la mezcla final.
[0032] Segun otra caracterfstica particularmente ventajosa de la invencion, los tanques de tratamiento son separables e intercambiables.
Ya esten una configuracion especializada o no, la concepcion de los tanques de tratamiento como consumibles con un perfodo de vida limitado garantiza el dominio del procedimiento y los efectos de este ultimo.
[0033] Los conceptos fundamentales de la invencion que acaban de ser expuestos anteriormente en su forma mas elemental, otros detalles y caracterfsticas resultaran mas claros con la lectura de la descripcion que sigue y al observar los dibujos anexos, que ofrecen a modo de ejemplo no limitativo varios modos de realizacion de un dispositivo conforme a la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
[0034]
La figura 1 es un dibujo esquematico de una vista en seccion de una primera forma de realizacion de un dispositivo conforme a la invencion;
La figura 2 es un dibujo esquematico de una vista en seccion de una segunda forma de realizacion de un dispositivo conforme a la invencion;
La figura 3 es un dibujo esquematico de una vista en seccion de una tercera forma de realizacion de un dispositivo conforme a la invencion;
La figura 4 es un dibujo esquematico de una vista en seccion de una cuarta forma de realizacion de un dispositivo conforme a la invencion.
Descripcion de los modos de realizacion preferidos
[0035] Como se ilustra en el dibujo de la figura 1, el dispositivo anteriormente mencionado D en su conjunto es un dispositivo embarcado que asegura la remineralizacion y la correccion de pH para un agua llamada E1 mediante una pila de combustible (no ilustrada) embarcada en una aeronave (no ilustrada).
Este dispositivo D comprende una sucesion de tres tanques cilfndricos 100, 200, 300 de volumenes diferentes, dispuestos coaxialmente y de manera contigua los unos a continuacion de los otros de manera que forman un conjunto compacto que presenta un mismo diametro exterior.
[0036] Un primer deposito repartidor 100 recibe el agua E1 desmineralizada salida de la pila llamada P y de donde salen dos conductos 110 y 120.:
- un primer conducto 110 desemboca en un segundo deposito de tratamiento 200 que comprende un reactivo de saturacion rapida R con el cual el agua entra en contacto con fines de remineralizacion y/o de correccion de pH, siendo el agua asf tratada y llamada E2 evacuada hacia un tercer conducto 210
- un segundo conducto 120 deja circular un agua E3 directamente salida del primer deposito 100 y se une al
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agua tratada E2 salida del segundo deposito con fines de mezcla por interseccion de los conductos 120 y 210.
[0037] El tercer deposito acoge y optimiza la mezcla de agua E4.
Un agua mineralizada y con pH corregido E5 sale del deposito 300.
[0038] Como se ilustra, varios modulos de filtracion 400 estan dispuestos a lo largo del recorrido del agua tratada o no.
Segun una forma de realizacion no ilustrada, unos medios de filtracion equipan el deposito repartidor de manera que el agua acogida sea filtrada antes de la reparticion en los conductos 110 y 120.
[0039] Igualmente, un modulo de regulacion de caudal 500 equipa el conducto 120.
La diferencia de altura entre las salidas que dan acceso a los conductos 110 y 120 garantiza la circulacion del agua en el circuito de derivacion a pesar de la perdida de carga debida a la presencia del reactivo R en el deposito 200.
[0040] Segun otra forma de realizacion no ilustrada, el primer deposito 100 comprende igualmente un volumen de reactivo con el fin de asegurar una primera etapa de tratamiento.
[0041] Sucede lo mismo para el ultimo deposito que puede estar equipado con un modulo de filtracion y/o con un volumen de reactivo que finaliza el tratamiento.
[0042] El dispositivo D' ilustrado por el dibujo de la figura 2 aplica el mismo procedimiento pero mediante dos tanques de tratamiento 200a' y 200b'.
[0043] Como para el dispositivo D, el dispositivo D' comprende un primer deposito repartidor 100' al cual llega el agua desmineralizada E1 salida de la pila llamada P y de donde salen tres conductos.
[0044] Dos conductos 110' y 120' desembocan cada uno en un deposito diferente de tratamiento 200a' y 200b' que comprenden un reactivo de saturacion rapida R1 y R2 que puede ser diferente de un deposito al otro con el cual el agua entra en contacto, el agua asf tratada siendo evacuada por unos conductos cuarto 210a' y quinto 210b'.
[0045] El tercer conducto 130' deja circular un agua directamente salida del primer deposito 100' y se une al agua tratada salida de los dos tanques de tratamiento dentro de un deposito de mezcla 300' con fines de mezcla.
[0046] Como se ilustra, varios modulos de filtracion 400' equipan el dispositivo D' particularmente en el nivel de las entradas y salidas de los tanques de tratamiento.
[0047] Ademas, los conductos 110', 120', 130' estan equipados con un modulo de filtracion 500'.
[0048] El dispositivo D3 ilustrado por el dibujo de la figura 3 retoma las caracterfsticas del dispositivo D de la figura 1 al cual han sido agregadas varias funcionalidades.
Asf, tal y como se ilustra, un medidor de caudal 600 equipa el conducto 120 aquf en sentido descendente de la interseccion con el conducto 210 de salida del deposito de tratamiento.
Este conducto 210 esta equipado mas arriba de su interseccion con el conducto 120 con una bomba dosificadora 700 cuya dosificacion se acciona en funcion del caudal medido.
[0049] Ademas, este dispositivo D3 comprende igualmente en sentido descendente de la salida del deposito 300, un modulo de desinfeccion del agua 800 asf como un nuevo modulo de filtracion 900.
Segun una forma de realizacion preferida, el modulo de desinfeccion 800 comprende un medio de produccion de rayo ultravioleta asf como un medio de produccion de ozono.
Ademas, segun otra caracterfstica, la filtracion del medio de filtracion final 900 se realiza mediante carbon activado.
[0050] Segun otra caracterfstica no ilustrada, el deposito 300 comprende varios tanques de mezcla que se comunican entre ellos con el fin de gestionar mejor el espacio disponible.
[0051] El dispositivo D4 ilustrado por el dibujo de la figura 4 presenta una configuracion simplificada donde el conducto de salida del agua E1 salida de la pila P es inmediatamente dividido en dos conductos 114 y 124 uno de los cuales desemboca en un deposito de tratamiento 200.
El conducto 210 de agua tratada E2 que sale de dicho deposito 200 se une al conducto 124 de agua no tratada E3 con el fin de mezclarse conforme a la invencion para mezclarse y formar un agua con el PH y/o la mineralizacion deseada E4.
Como esta ilustrado para el dispositivo D3, el conducto 124 de agua no tratada E3 esta equipado con un medidor de caudal 600 que controla la dosificacion de la bomba dosificadora 700 con la que cuenta el conducto 210 de salida del agua tratada E2.
Tal configuracion simplificada puede declinarse segun el numero de parametros que se han de tratar; por ejemplo el agua tratada para ser remineralizada en la instalacion ilustrada puede desembocar a la entrada de una instalacion
identica cuyo deposito de tratamiento asegura la correccion del PH y asf sucesivamente.
[0052] Se entiende que el procedimiento y los dispositivos, que acaban de ser descritos y representados con anterioridad, lo han sido en vista de una divulgacion mas que de una limitacion.
5 Por supuesto, diversos acondicionamientos, modificaciones y mejoras podran ser anadidos al ejemplo descrito anteriormente, sin salir del campo de la invencion.

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    1. Procedimiento de remineralizacion y de correccion de pH para un agua producida por una pila de combustible (P) embarcada en una aeronave, caracterizado por el hecho de que consiste en derivar una parte del agua producida por la pila hacia al menos un deposito de tratamiento (200) que contiene un reactivo de saturacion y en mezclar el flujo de agua tratada salida del deposito de tratamiento (200) con el flujo de agua no derivado con el fin de obtener un agua con la mineralizacion y/o el pH deseados.
  2. 2. Dispositivo (D, D3) que permite poner en practica el procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que comprende un primer deposito repartidor (100) al cual llega el agua desmineralizada salida de la pila y de donde salen al menos dos conductos (110, 120):
    - un primer conducto (110) desemboca en un segundo deposito de tratamiento (200) que comprende un reactivo de saturacion (R) con el cual el agua entra en contacto con fines de remineralizacion y/o de correccion de pH, siendo el agua asf tratada evacuada hacia un tercer conducto (210),
    - un segundo conducto (120) deja circular un agua directamente salida del primer deposito (100) y se une al agua tratada salida del segundo deposito (200) con fines de mezcla.
  3. 3. Dispositivo (D') que permite poner en practica el procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que comprende un primer deposito repartidor (100') al cual llega el agua desmineralizada salida de la pila y de donde parten tres conductos (110', 120', 130'):
    - dos conductos (110' y 120') desembocan cada uno en un deposito diferente de tratamiento (200a' y 200b') que comprende un reactivo de saturacion (R1, y R2) con el cual el agua entra en contacto, siendo el agua asf tratada evacuada hacia un cuarto (210a') y un quinto conducto (210b'),
    - un tercer conducto (130') deja circular un agua directamente salida del primer deposito (100') y se une al agua tratada salida de los dos tanques de tratamiento (200a', 200b') dentro de un deposito de mezcla (300') con fines de mezcla.
  4. 4. Dispositivo (D4) que permite poner en practica el procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que comprende una division del conducto de salida del agua desmineralizada salida de la pila de combustible (P) en dos conductos (114 y 124) uno de los cuales desemboca en un deposito de tratamiento (200), el conducto de agua tratada que sale (210) de dicho deposito alcanzando el conducto de agua no tratada (124) con fines de mezcla.
  5. 5. Dispositivo (D') segun la reivindicacion 3, caracterizado por el hecho de que un primer deposito de tratamiento (200a') comprende un reactivo de saturacion (R1) que asegura la remineralizacion y el segundo deposito de tratamiento (200b') comprende un reactivo de saturacion (R2) que asegura la correccion del pH.
  6. 6. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por el hecho de que uno o mas conductos estan equipados con un modulo de regulacion de caudal (500, 500').
  7. 7. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por el hecho de que uno o mas conductos estan equipados con un modulo de filtracion (400, 400').
  8. 8. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por el hecho de que el reactivo de saturacion para la remineralizacion y/o para la correccion de pH contiene los elementos siguentes asociados o no:
    - carbonato de calcio,
    - hidroxido de calcio,
    - bicarbonatos,
    - carbonatos,
    - acido sulfurico,
    - resina intercambiadora de iones,
    - absorbentes minerales,
    - cloruro de sodio,
    - cloruro de calcio.
  9. 9. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por el hecho de que comprende medios de medida de la mineralizacion y del pH a la salida del dispositivo que comunican los datos a una maquina automatica de control de modulo(s) de regulacion de caudal.
  10. 10. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por el hecho de que los tanques de tratamiento (200, 200a', 200b') son separables e intercambiables.
  11. 11. Dispositivo (D, D', D3, D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado por el hecho de que comprende al menos un medidor de caudal (600) que permite medir el caudal de agua antes o despues de la mezcla y al menos una bomba dosificadora (700) posicionada a la salida del deposito de tratamiento con el fin de dosificar la
    cantidad de agua tratada destinada a ser mezclada con el agua no tratada.
  12. 12. Dispositivo (D, D' D3. D4) segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado por el hecho de que comprende un modulo de desinfeccion (800) del agua despues de la mezcla final.
    5
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