ES2606549T3 - Purificador de agua - Google Patents

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Abstract

Purificador de agua que tiene una entrada (I) de agua no potable y una salida (O1) de agua potable y que comprende al menos: - una caldera (8) que tiene una entrada de agua y una salida de vapor, comprendiendo dicha caldera (8) una resistencia eléctrica o un tubo hidráulico a través del cual fluye un fluido caliente para calentar el agua hasta su punto de ebullición, - un primer filtro (5) de separación de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida, dicho filtro (5) que comprende una o más trayectorias meandrosas, en dirección vertical y/u horizontal, que disminuye la velocidad del flujo, y - un primer intercambiador (4) de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados, que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua que va a ser calentado así como una entrada y una salida para un segundo flujo de agua que va a ser enfriado; en donde la entrada de agua no potable está acoplada a la primera entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, la primera salida de flujo del primer intercambiador (4) de calor está acoplada a la entrada del primer filtro (5) de separación de fluidos, La salida del primer filtro (5) de separación de fluidos está acoplada a la entrada de la caldera (8), la salida de la caldera (8) está acoplada a la segunda entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, la segunda salida de flujo del primer intercambiador (4) de calor está acoplada a la salida (O1) de agua potable.

Description

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DESCRIPCION
Purificador de agua Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un purificador de agua, es decir un aparato que recibe agua no potable a la entrada y proporciona agua potable a la salida.
Antecedentes de la tecnica
Existen muchas fuentes naturales de agua en el mundo (rlos, lagunas, lagos, mares, manantiales, nivel freatico superficial y subterraneo, lluvia,...), pero el agua que proviene de estas fuentes naturales es generalmente no potable; Ademas, la creciente contamination ambiental hace que el agua de estas fuentes naturales sea cada vez menos potable.
La mayorla de los palses del mundo tienen fuentes de agua artificiales, es decir, redes publicas y privadas de distribucion de agua, pero el agua procedente de estas fuentes artificiales no siempre es potable o realmente potable (esta situation suele ser en algunas regiones de Brasil, Rusia, India, China). El agua no potable puede contener, por ejemplo, partlculas solidas grandes (gravas) y pequenas (arena), metales pesados, hidrocarburos, fertilizantes, detergentes, acidos, amonlaco, hidracina, bacterias, microbios, virus; dependiendo de las circunstancias, uno o mas de estos elementos pueden estar presentes. Para que el agua no potable sea potable, los elementos indeseables presentes deben eliminarse. Aunque hay varios tipos de purificadores de agua en el mercado, ninguno de ellos es completamente satisfactorio. La Solicitud de Patente GB 2428196 describe un aparato de preparation de agua para uso en estaciones de lavado. GB 2400603 describe un aparato de desalinizacion para desalinizar agua que contiene sal, especialmente agua de mar.
El solicitante ha estudiado cuidadosamente los purificadores de agua y ha llegado a las siguientes conclusiones.
Una primera caracterlstica deseable para un purificador de agua es que sea capaz de eliminar todos los posibles elementos indeseables o al menos un alto porcentaje de los mismos; de hecho, no es facil predecir que elementos indeseables estaran presentes en el agua procedente de una fuente de agua; ademas, los elementos indeseables pueden variar en el tiempo.
Una segunda caracterlstica deseable para un purificador de agua es que sea capaz de eliminar completa o casi completamente los elementos indeseables, es decir, que la cantidad residual de los mismos sea extremadamente baja.
Una tercera caracterlstica deseable para un purificador de agua es que sea capaz de eliminar los elementos indeseables usando solo una pequena cantidad de energla o, en otras palabras, que use energla (en general esta es energla electrica) de una manera muy eficiente; de hecho, se requiere energla para eliminar los elementos indeseables.
Una cuarta caracterlstica deseable para un purificador de agua es que tenga un coste de funcionamiento bajo, y en particular que requiera pocos materiales de consumo poco costosos; serla ideal que no hubiera materiales de consumo.
Una quinta caracterlstica deseable para un purificador de agua es que sea facil de mantener, en particular para lavar.
Una sexta caracterlstica deseable para un purificador de agua es que sea de estructura y construction sencillas y por lo tanto de coste limitado.
Una septima caracterlstica deseable para un purificador de agua, en ciertas situaciones, es que sea capaz de funcionar sin estar conectada a una fuente potente de energla electrica y, mas especlficamente, que sea capaz de operar solo o casi exclusivamente utilizando energla solar; de hecho, en muchas situaciones en las que no hay agua potable tampoco hay red publica o privada de distri bucion de energla electrica.
Sumario de la invencion
El objeto de la presente invencion es proporcionar un purificador de agua que supere los inconvenientes de la tecnica anterior y, ademas en particular, que tenga las caracterlsticas enumeradas anteriormente.
Este objeto se ha conseguido a traves de un purificador de agua que tiene las caracterlsticas expuestas en las reivindicaciones adjuntas que forman parte integral de la presente description.
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En general, un purificador de agua de acuerdo con la presente invencion tiene una entrada de agua no potable y una salida de agua potable y comprende al menos:
- una caldera (por ejemplo, electrica, solar o de combustion) que tiene una entrada de agua y una salida de vapor, comprendiendo dicha caldera una resistencia electrica o un tubo hidraulico a traves del cual fluye un fluido caliente para calentar el agua hasta su punto de ebullicion;
- un primer filtro de separation de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida, en donde dicho filtro comprende uno o mas trayectorias meandrosas, en direction vertical y/u horizontal, lo que disminuye la velocidad del flujo y
- un primer intercambiador de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados, que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua a calentar, as! como una entrada y una salida para un segundo flujo de agua a enfriar; la entrada de agua no potable se acopla a la primera entrada de flujo del primer intercambiador de calor, la primera salida de flujo del primer intercambio de calor se acopla a la entrada del primer filtro de separacion de fluidos, la salida del primer filtro de separacion de fluidos se acopla a la entrada de la caldera, la salida de la caldera esta acoplada a la segunda entrada de flujo del primer intercambiador de calor, la segunda salida de flujo del primer intercambiador de calor esta acoplada a la salida de agua potable.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender tambien un tanque de entrada adaptado para recibir agua no potable de la entrada de agua no potable; este tanque de entrada tiene una salida acoplada a la primera entrada de flujo del primer intercambiador de calor; esta salida es preferiblemente elevada desde el fondo del tanque y/o asociada con una trayectoria meandrosa.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender tambien un filtro mecanico dispuesto entre la entrada de agua no potable y la primera entrada de flujo del primer intercambiador de calor; este filtro mecanico comprende al menos una pared que tiene una pluralidad de pequenos orificios o poros; esta pared esta preferiblemente hecha de papel poroso.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas un segundo intercambiador de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados, que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua a calentar y una entrada y una salida para que se enfrle un segundo flujo de agua; la salida del primer filtro de separacion de fluidos esta acoplada a la primera entrada de flujo del segundo intercambiador de calor, la primera salida de flujo del segundo intercambiador de calor esta acoplada a la entrada de la caldera, la salida de la caldera esta acoplada al segundo flujo de entrada del segundo intercambiador de calor, la segunda salida de flujo del segundo intercambiador de calor se acopla a la salida de agua potable.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender un dispositivo de enfriamiento de flujo de fluido que tiene una entrada y una salida para el flujo de fluido; esta entrada esta acoplada a la segunda salida de flujo del primer intercambiador de calor y esta salida esta acoplada a la salida de agua potable.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas un segundo filtro de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida; la entrada del segundo filtro de separacion de fluidos esta acoplada a la segunda salida de flujo del primer intercambiador de calor y la salida del segundo filtro de separacion de fluidos esta acoplada a la salida de agua potable.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas al menos un dispositivo hidraulico elegido de un grupo que comprende un dispositivo para adicionar sales minerales, un dispositivo para adicionar dioxido de carbono, un dispositivo para adicionar sustancias solidas o liquidas, un dispositivo de refrigeration, un tanque de salida; este/estos dispositivo(s) hidraulico(s) esta/estan dispuestos inmediatamente anteriores a la salida de agua potable.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas uno o mas dispositivos electricos (estos dispositivos electricos estan adaptados en particular para controlar flujos de fluidos en el purificador de agua) y celdas solares fotovoltaicas o un generador electrico de viento acoplado electricamente a estos dispositivos electricos con el fin de suministrarle energla electrica.
En general, el purificador de agua comprendera dispositivos electricos, tales como bombas electricas y valvulas electricas, y dispositivos electronicos, tales como una unidad electronica de control del purificador de agua adaptada para controlar estos dispositivos electricos (la unidad de control electronico sera por lo general un microprocesador/microcontrolador); Las celdas solares fotovoltaicas (o un generador electrico de viento) pueden utilizarse ventajosamente para alimentar todos estos dispositivos electricos y electronicos; baterlas o acumuladores electricos pueden estar presentes en el purificador de agua para garantizar la fuente de alimentation a todos estos dispositivos electricos y electronicos, incluso cuando no hay o hay poca luz solar (o viento); Estos acumuladores
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electricos se pueden recargar a traves de las celdas solares fotovoltaicas a traves de un circuito opcional de carga electrica.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas un circuito hidraulico conectado al primer filtro de separacion de fluidos y adaptado para proporcionar calentamiento del primer filtro de separacion de fluidos; este calentamiento se proporciona en particular en momentos seleccionados, preferiblemente al comienzo de la operacion del purificador de agua.
El purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender ademas un circuito hidraulico adaptado para evitar que el agua fluya a traves de dicha salida de agua potable en momentos seleccionados, preferiblemente al comienzo de la operacion del purificador de agua.
La caldera del purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede adaptarse para operar, es decir, para hervir el agua recibida desde la entrada, por medio de energla solar; de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion, la energla radiante procedente del sol puede calentar el agua directamente en la caldera o puede calentar un fluido (portador de calor), preferiblemente no toxico, tal como glicol, que a su vez calienta el agua en La caldera; en el caso de la presente invencion, el propilenglicol es preferible al etilenglicol ya que el primero no es toxico y no causarla problemas serios incluso si entrara accidentalmente en contacto con el agua.
Uno o cada filtro de separacion de fluidos del purificador de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender una pluralidad de camaras separadas entre si por paredes y conectadas hidraulicamente en serie por medio de trayectorias meandrosas en zonas inferiores de las camaras; el fondo de estas camaras es preferiblemente inclinado.
En la presente descripcion y en particular en los parrafos precedentes y en las reivindicaciones, el termino "acoplar" significa "conectar directa o indirectamente desde un punto de vista hidraulico".
Breve descripcion de las figuras
La presente invencion resultara mas evidente a partir de la siguiente descripcion a considerar junto con los dibujos adjuntos, en donde:
La figura 1 muestra el diagrama de bloques de una realizacion de un purificador de agua de acuerdo con la presente invencion, y
La figura 2 muestra, de acuerdo con tres vistas diferentes (la figura 2A es una vista desde arriba, la figura 2B es una vista en seccion vertical de acuerdo con la seccion A-A, la figura 2C es una vista en seccion vertical de acuerdo con la seccion B-B), una realizacion de un filtro de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador que se puede usar en el purificador de agua de acuerdo con la presente invencion.
Esta descripcion y estos dibujos se proporcionan a modo de ejemplos no limitativos; ademas, son esquematicos y simplificados.
Descripcion detallada de la invencion
El purificador de agua de la figura 1, tiene una entrada I de agua no potable y una salida O1 de agua potable y comprende los siguientes componentes:
- un tanque 1 de entrada para el agua no potable que recibe el agua directamente desde la entrada I y esta adaptado para acumular una cierta cantidad de agua que debe hacerse potable por medio del purificador de agua; este tanque es un recipiente en forma de caja (facilmente lavable) y esta provisto de una salida dispuesta en la zona inferior del mismo, pero ligeramente elevada desde el fondo del mismo; este tanque esta dividido en dos camaras por una pared vertical que esta interrumpida en la zona inferior del tanque de una manera tal que las dos camaras estan en comunicacion mutua; en esta interruption hay dos barreras respectivamente en las dos camaras que se extienden desde el fondo del tanque de una manera tal que produzca una trayectoria meandrosa;
- un filtro 2 mecanico que tiene una entrada y una salida; este filtro comprende una o mas paredes que tienen una pluralidad de pequenos orificios o poros a traves de los cuales puede fluir el agua; al menos una pared puede estar hecha, por ejemplo, de una hoja de acero inoxidable en la que se han producido una pluralidad de pequenos orificios; alternativamente, o adicionalmente, por lo menos una pared puede hacerse, por ejemplo, de una hoja de papel poroso;
- una bomba 3 electrica que tiene una entrada y una salida; esta bomba puede ser del tipo de circulation o vibration;
- un intercambiador 4 de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados y que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua a calentar, as! como una entrada y una
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salida para un segundo flujo de agua a enfriar; este intercambiador de calor puede ser, por ejemplo, del tipo con tubos concentricos;
- un primer filtro 5 de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida; los elementos volatiles presentes en el agua son suministrados desde el filtro en fase gaseosa; este filtro puede suministrarse con un drenaje O2 (por ejemplo, del tipo de desbordamiento) para los llquidos ligeros separados del agua a traves de este filtro; se proporcionaran mas detalles con respecto a este filtro durante la descripcion de una realizacion de la misma con referencia a la figura 2;
- una bomba 6 electrica que tiene una entrada y una salida; esta bomba puede ser del tipo de circulacion o vibracion;
- un intercambiador 7 de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados y que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua a calentar, as! como una entrada y una salida para un segundo flujo de agua a enfriar; este intercambiador de calor puede ser, por ejemplo, del tipo con tubos concentricos;
- una caldera 8 que tiene una entrada de agua y una salida de vapor; esta caldera es preferiblemente un recipiente de facil lavado (por ejemplo, hecho de Teflon) dentro de la cual el agua se calienta al punto de ebullicion - la ebullicion genera vapor que fluye hacia fuera a traves de la salida de la caldera; esta caldera esta provista ventajosamente de sensores para detectar el nivel de agua en la misma (de hecho, es enormemente preferible que la caldera siempre contenga una gran cantidad de agua llquida, preferiblemente al mismo nivel predeterminado o en un intervalo de niveles predeterminados) y la presion del vapor y la temperatura del agua; el calentamiento puede ser producido por medio de resistencias electricas o por medio de un tubo hidraulico (por ejemplo, una bobina) a traves de la cual fluye un fluido caliente (en particular propilenglicol); mas detalles de esta caldera seran proporcionados a continuacion;
- un dispositivo 9 de condensacion que tiene una entrada para el vapor y una salida para el agua; este dispositivo esta adaptado para producir condensacion del vapor y puede formarse, por ejemplo, mediante una bobina de enfriamiento y por un pequeno recipiente de recogida;
- una valvula 10 hidraulica que tiene una entrada y una salida; esta valvula es ventajosamente una valvula hidraulica accionada electricamente (valvula electrica o valvula de solenoide) por ejemplo del tipo de embolo; el proposito de esta valvula es abrir/cerrar un circuito hidraulico CKT para calentar el filtro 5 de separacion de fluidos; se proporcionaran mas detalles de este circuito hidraulico a continuacion;
- un dispositivo 11 de refrigeracion que tiene una entrada y una salida y adaptado para enfriar un flujo de agua que pasa a traves de el;
- un filtro 12 de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador que tiene una entrada y una salida; este filtro es el mismo o similar al filtro 5 de separacion de fluidos;
- un dispositivo para anadir sales 13 minerales que tiene una entrada y una salida; este dispositivo esta adaptado para anadir sales minerales al flujo de agua que pasa a traves de el;
- un tanque 14 de salida para agua que tiene una entrada y una salida; este tanque de salida esta adaptado para acumular una cierta cantidad de agua potable por el purificador de agua; este tanque es un recipiente en forma de caja (facilmente lavable); este tanque puede ser refrigerado de una manera tal que se pueda suministrar agua enfriada a la salida del purificador de agua de la figura 1;
- una valvula 15 hidraulica que tiene una entrada y una salida; esta valvula es ventajosamente una valvula hidraulica de accionamiento manual, por ejemplo, del tipo mariposa; el proposito de esta valvula es vaciar la caldera 8 y drenar cualesquiera de los elementos indeseables (tales como residuos solidos) que se hayan acumulado en la caldera.
El purificador de agua de la figura 1 comprende tambien una unidad de control de microprocesador adaptada para controlar los dispositivos electricos de la misma, por ejemplo la bomba 3, la bomba 6 y la valvula 10 sobre la base de senales electricas recibidas por sensores presentes en el purificador de agua, en particular en sus componentes (por ejemplo, los sensores en la caldera 8), y de las senales electricas recibidas por el dispositivo de interfaz de usuario (por ejemplo, pulsadores) - nada de esto se muestra en la figura 1.
Los componentes enumerados anteriormente estan conectados desde un punto de vista hidraulico como se describe a continuacion:
- (tanque 1 de entrada), la entrada I conduce directamente al tanque 1 y la salida del tanque 1 esta conectada a la entrada del filtro 2;
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- (filtro 2 mecanico), la entrada del filtro 2 esta conectada a la salida del tanque 1 y la salida del filtro 2 esta conectada a la entrada de la bomba 3;
- (bomba 3 electrica), la entrada de la bomba 3 esta conectada a la salida del filtro 2 y la salida de la bomba 3 esta conectada a la entrada para el flujo de agua a calentar del intercambiador 4 de calor;
- (intercambiador 4 de calor), la entrada para el flujo de agua a calentar del intercambiador 4 de calor esta conectada a la salida de la bomba 3, la salida para el flujo de agua a calentar del intercambiador 4 de calor esta conectada a la entrada del filtro 5, la entrada para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 4 de calor esta conectada a la salida para que el flujo de agua a enfriar del intercambiador 7 de calor, la salida para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 4 de calor Esta conectado a la entrada del dispositivo 11;
- (filtro 5 de separacion de fluidos), la entrada del filtro 5 esta conectada a la salida para el flujo de agua a calentar del intercambiador 4 de calor y la salida del filtro 5 esta conectada a la entrada de la bomba 6;
- (bomba 6 electrica), la entrada de la bomba 6 esta conectada a la salida del filtro 5 y la salida de la bomba 6 esta conectada a la entrada para el flujo de agua a calentar del intercambiador 7 de calor;
- (intercambiador 7 de calor), la entrada para el flujo de agua a calentar del intercambiador 7 de calor esta conectada a la salida de la bomba 6, la salida para el flujo de agua a calentar del intercambiador 7 de calor esta conectada a la entrada de La caldera 8, la entrada para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 7 de calor esta conectada a la salida del dispositivo 9, la salida para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 7 de calor esta conectada a la entrada para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 4 de calor;
- (caldera 8), la entrada de la caldera 8 esta conectada a la salida para el flujo de agua a calentar del intercambiador 7 de calor y la salida de la caldera 8 esta conectada a la entrada del dispositivo 9;
- (dispositivo 9 de condensation), la entrada del dispositivo 9 esta conectada a la salida de la caldera 8 y la salida del dispositivo 9 esta conectada a la entrada para el flujo de agua a enfriar del intercambiador 7 de calor;
- (valvula 10 hidraulica), la entrada de la valvula 10 esta conectada a la salida del dispositivo 9 y la salida de la valvula 10 esta conectada al circuito hidraulico CKT;
- (dispositivo 11 de refrigeration), la entrada del dispositivo 11 esta conectada a la salida para que el flujo de agua para enfriar del intercambiador 4 de calor y la salida del dispositivo 11 este conectada a la entrada del filtro 12;
- (filtro 12 de separacion de fluidos), la entrada del filtro 12 esta conectada a la salida del dispositivo 11 y la salida del filtro 12 esta conectada a la entrada del dispositivo 13;
- (dispositivo 13 para la adicion de sales minerales), la entrada del dispositivo 13 esta conectada a la salida del filtro 12 y la salida del dispositivo 13 esta conectada a la entrada del tanque 14;
- (tanque 14 de salida), la entrada del tanque 14 esta conectada a la salida del dispositivo 13 y la salida del tanque 14 esta conectada a la salida O1 de agua potable;
- (valvula 15 hidraulica), la entrada de la valvula 15 esta conectada a la entrada de la caldera 8 (abajo) y la salida de la valvula 15 esta conectada a un drenaje O3.
La figura 2 muestra, de acuerdo con tres vistas diferentes (la figura 2A es una vista desde arriba, la figura 2B es una vista en section vertical de acuerdo con la section A-A, la figura 2C es una vista en section vertical de acuerdo con la seccion B-B), una realization de un filtro de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador que puede usarse como filtro 5 en el purificador de agua de la figura 1.
Este filtro tiene una entrada IN y una salida OT y comprende ocho camaras C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 conectadas hidraulicamente en serie; La camara C1 esta conectada a la entrada IN que acaba muy cerca del fondo de la camara C1; La camara C8 esta conectada a la salida OT que comienza muy cerca del fondo de la camara C8.
Este filtro esta encerrado por un elemento en forma de caja y tiene siete paredes interiores W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7 sustancialmente verticales; La pared W4 separa las camaras C1, C2, C3 y C4 de las camaras C5, C6, C7 y C8, la pared W1 separa la camara C1 de la camara C2, la pared W2 separa la camara C2 de la camara C3, la pared W3 separa la camara C3 de la camara C4, la pared W5 separa la camara C5 de la camara C6, la pared W6 separa la camara C6 de la camara C7, la pared W7 separa la camara C7 de la camara C8.
En la parte inferior, este filtro tiene dos superficies inclinadas IP1 e IP2 (su inclination es ligera, por ejemplo 10° - 15°); La superficie inclinada IP1 forma el fondo de las camaras C1, C2, C3 y C4; La superficie inclinada IP2 forma el fondo de las camaras C5, C6, C7 y C8.
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En general, las camaras estan en comunicacion mutua por trayectorias M12, M23, M34, M56, M67, M78 meandrosas, en la zona inferior de estas camaras; solo las camaras C4 y C5 estan en comunicacion mutua por medio de una brecha SL que se extiende por su altura total.
Estas trayectorias meandrosas se producen de la siguiente manera; las paredes internas sustancialmente verticales no alcanzan el fondo de las camaras, pero dejan una brecha inferior abierto; antes de cada pared hay una barrera que se extiende en una direccion sustancialmente vertical para una altura ligeramente mayor que la altura de la brecha.
La configuracion del filtro de la figura 2 es tal que el flujo de fluido tiene lugar en una zona delgada adyacente al fondo de las camaras, es decir, a las dos superficies inclinadas, la velocidad del flujo es muy baja y los elementos mas ligeros que el agua presente en el flujo son empujados hacia arriba hacia la zona superior del filtro, los elementos volatiles son suministrados desde el filtro en fase gaseosa y los elementos llquidos pueden ser suministrados desde el filtro a traves de un drenaje de desbordamiento opcional, no mostrado en la figura (por lo tanto tambien se puede decir que este filtro opera por flujo y gravedad) .
La eficiencia de este filtro es mayor si el agua que fluye a traves de el y que es filtrada por el es caliente; esta es la razon por la cual se proporciona el intercambiador 4 de calor; ademas, para el mismo fin, el filtro de la figura 2 esta ventajosamente provisto de una trayectoria de calentamiento hidraulico separada (es decir, una bobina), no mostrada en la figura, cuyo proposito es calentar todo o parte de las paredes del filtro y/o del fluido mientras fluye a traves de la misma.
El proposito de la valvula 10 es abrir/cerrar el circuito hidraulico CKT que comprende la trayectoria de calentamiento hidraulico del filtro 5; El circuito CKT (vease la figura 1) comienza anterior a la valvula 10, pasa a traves del filtro 5 y termina anterior al dispositivo 9 y posterior al intercambiador 7 de calor; por lo general, el circuito CKT esta cerrado (es decir, hay flujo de fluido) al comienzo de la operacion del purificador de agua cuando el intercambiador 4 de calor es incapaz de calentar el agua enviada al filtro 5 suficientemente y se abre (es decir, no hay flujo de fluido) despues de un cierto tiempo (por ejemplo, despues de 5-10 minutos) cuando ya no es necesario; de esta manera, el filtro 5 empieza a ser eficaz antes (por ejemplo, despues de solo unos pocos minutos).
Un purificador de agua tal como el de la figura 1 (o un purificador similar) a traves de un filtro tal como el de la figura 2 (o un filtro similar) es capaz de eliminar eficazmente los elementos no desechables presentes en el agua que esta en el tanque 1 y para suministrar agua potable en la salida O1.
Con respecto a las partlculas solidas grandes (por ejemplo, grava), estas se bloquean en el tanque 1, debido a la trayectoria meandrosa del mismo y al hecho de que la salida se eleva desde el fondo (haciendo uso de la gravedad); periodicamente, sera necesario retirarlos del tanque vaciando y lavando el recipiente.
Con respecto a las partlculas solidas pequenas (por ejemplo, arena) estas se bloquean parcialmente en el tanque 1, debido a su trayectoria meandrosa y al hecho de que la salida se eleva desde el fondo (utilizando la gravedad) y parcialmente en el filtro 2 (haciendo uso de las pequenas dimensiones de agujeros y/o poros); periodicamente, sera necesario eliminarlos vaciando y lavando el recipiente del tanque 1 y las paredes del filtro 2 y, si es necesario, reemplazando las paredes de papel poroso. Cualquier pequena partlcula solida que pase a traves tanto del tanque 1 como del filtro 2 se bloquea en la caldera 8; de hecho, durante la ebullicion, si esta presente suficiente llquido, estas partlculas solidas no salen de la fase llquida; periodicamente, sera necesario eliminarlos vaciando y lavando el recipiente de la caldera 8. Con respecto a los metales pesados, estos se bloquean en la caldera 8; de hecho, durante la ebullicion, si esta presente suficiente llquido, estos elementos pesados no salen de la fase llquida; periodicamente, sera necesario eliminarlos vaciando y lavando el recipiente de la caldera 8.
Con respecto a los hidrocarburos y detergentes, estos estan bloqueados principalmente por los filtros 5 y 12, pero tambien la caldera 8 tiene una entrada positiva. Los hidrocarburos y los detergentes son mas ligeros que el agua y los filtros de separacion que funcionan por el flujo y el flotador los separan bien del agua; como ya se ha indicado, una temperatura elevada (por ejemplo, 40-50°C) favorece la separacion. Los hidrocarburos volatiles y los detergentes abandonan la fase llquida y entran en los filtros 5 y 12 en fase gaseosa; los hidrocarburos no volatiles y los detergentes flotan y permanecen en la superficie y pueden fluir principalmente a traves del drenaje O2 de desbordamiento opcional. Sin embargo, sera necesario eliminarlos periodicamente vaciando y lavando los filtros 5 y 12.
Con respecto a los fertilizantes, estos se bloquean en la caldera 8.
Con respecto a la hidracina y al amoniaco, estos son bloqueados por los filtros 5 y 12 y en la caldera 8, siendo sustancias que se descomponen con calor y que son parcialmente volatiles.
Con respecto a bacterias, microbios y virus, estos mueren debido a la alta temperatura presente en la caldera 8 (por lo general 110-130°C).
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Los filtros 5 y 12 son eficaces tanto en relacion con sustancias ligeras como con sustancias volatiles, ya que operan por flujo y flotation. No obstante, debe observarse que el filtro 5 tiene la tarea principal de eliminar sustancias de menor densidad (por lo tanto, que flotan) y por lo tanto el nivel del llquido en el mismo debe ser relativamente alto (por ejemplo, 4-10 mm), mientras que el filtro 12 tiene la tarea principal de eliminar las sustancias volatiles y por lo tanto el nivel de llquido en las mismas debe ser relativamente bajo (por ejemplo, 2-5 mm). Ademas, para mejorar la eficacia del filtro 12, es util que el fondo del mismo se haga en pasos de muy baja altura (por ejemplo, 1-2 mm).
A partir de lo expuesto, se entiende que el sistema de acuerdo con la presente invention no solo es de construction simple y eficaz para producir agua potable de excelente calidad, sino que tambien es muy facil de mantener: de hecho, sustancialmente la unica operation a ser realizada periodicamente es el lavado de sus componentes (esta operation puede realizarse en particular utilizando el agua potable producida por el sistema). Ademas, no hay componentes o partes de los mismos para reemplazar; En otras palabras, no hay materiales consumibles.
Con respecto a los acidos, el sistema de la figura 1 (o un sistema similar) es capaz de reducir el contenido de los mismos en el agua, tambien para bloquear estos de manera simple y eficaz, se pueden anadir sales basicas al tanque 1 que los neutralizan; esta adicion se puede implementar cuando se requiere despues de haber detectado el pH del llquido presente en el recipiente del tanque 1; el pH se puede detectar simplemente usando tiras indicadoras de nivel ampliamente conocidas que cambian de color dependiendo del pH del llquido en el que estan sumergidas.
Con respecto a sales tales como cloruro de sodio y cloruro de magnesio (por ejemplo, presentes en agua de mar), estas se bloquean efectivamente en la caldera 8. Sin embargo, si es necesario tratar grandes cantidades de agua de mar, se puede proporcionar una etapa preliminar, adaptada para llevar a cabo la desalacion (elimination de sal) del agua.
El purificador de agua de la figura 1 esta dotado por lo general de un tanque 1 de entrada adaptado para contener alrededor de 10-20 litros de agua no potable y un tanque 14 de salida adaptado para contener de 3 a 5 litros de agua potable; de hecho, es preferible que el agua potable no se almacene durante un periodo de tiempo antes de su uso para evitar que los microorganismos se desarrollen en su interior. Durante el funcionamiento a plena capacidad, circula 1 litro/hora de agua en el purificador de agua de la figura 1. Si la temperatura ambiente es de alrededor de 20 °C, entonces las temperaturas en los diversos puntos del sistema son por lo general las siguientes: 20 °C en I, 20 °C en A, 20 °C en B, 45 °C en C, 45 °C en D, 45 °C en E, 70 °C en F, 120 °C en G, 95 °C en H, 70 °C en J, 45 °C en K, 30 °C en L, 28 °C en M, 26 °C en N, 20 °C en O1; La temperatura en la caldera 8 alcanza 110-130 °C. Al comienzo de la operacion (los primeros 5- 10 minutos), los primeros 0.5 l de agua tratada en el sistema no son totalmente potables.
Es evidente que un purificador de agua tal como el de la figura 1 (o un purificador similar) alcanza los objetos propuestos por la presente invencion.
El purificador de agua de la figura 1 puede ser modificado y/o integrado de varias maneras.
Es posible omitir un tanque de salida integrado (tal como el tanque 14) y utilizar un recipiente externo; es posible omitir un dispositivo para la adicion de sales minerales (tal como el dispositivo 13) y acabar con agua potable con un sabor menos agradable; Es posible omitir el circuito hidraulico CKT y esperar un tiempo mayor y descartar el agua producida al principio; la position del dispositivo 11 y del filtro 12 puede invertirse con respecto a las mostradas en la figura 1.
Ademas de lo que se muestra en la figura 1, un dispositivo para la adicion de dioxido de carbono de tal manera que el agua espumante se suministra a traves de la salida del purificador de agua y/o un dispositivo de refrigeration de tal manera que el agua enfriada se suministra a traves de la salida de agua del purificador, se puede proporcionar inmediatamente posterior a la salida O1.
Para hacer el purificador de agua de la figura 1 mas seguro y automatico, se puede proporcionar un circuito hidraulico, adaptado para evitar que el agua se suministre a traves de la salida en momentos seleccionados, preferiblemente al comienzo de su funcionamiento; de esta manera, no es posible que el agua que no sea perfectamente potable sea suministrada a traves de la salida; este circuito puede ser producido por medio de una valvula de desviacion hidraulica adaptada para enviar el flujo de agua alternativamente hacia la salida de agua potable o hacia un drenaje o el tanque de entrada 1; con referencia al ejemplo de la figura 1, esta valvula de desviacion podrla estar ventajosamente dispuesta inmediatamente anterior del dispositivo 13 o inmediatamente posterior de los intercambiadores 4 u 11 de calor.
El purificador de agua de la figura 1 es apto para ser abastecido total o casi totalmente mediante energla solar.
Con respecto a los dispositivos electricos tales como las bombas 3 y 6, la valvula 10 y la unidad electronica de control (con todos sus sensores y accionadores), estas pueden ser alimentadas por una baterla, por un acumulador, por unas pocas celdas solares fotovoltaicas o Por un pequeno generador electrico de viento, ya que requieren baja
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potencia electrica (20-30W); Ademas, el acumulador podrla ser cargado por las celdas solares fotovoltaicas o por el generador electrico de viento.
Con respecto a la caldera 8 (que consume considerable energla para calentar y hervir el agua), esta puede recibir energla por medio de un flujo de un fluido caliente (tal como agua o glicol) procedente de un panel solar termohidraulico (no mostrado en la figura 1).
Naturalmente, son posibles muchas variantes o adiciones al sistema descrito anteriormente.
Por ejemplo, aunque esto no sea estrictamente necesario, se pueden anadir uno o mas filtros (filtro de arena, filtro de carbon activado, filtro de multiples cartuchos, filtro con osmosis inversa o membrana de nanofiltracion, filtro de resina) y/o un esterilizador de rayos UV. Un filtro de carbon activado podrla estar dispuesto en particular anterior a la entrada para el primer flujo del intercambiador de calor y utilizado para reducir un exceso de hidrocarburos y/o componentes volatiles.
Ademas, en el purificador de agua pueden proporcionar uno o mas dispositivos para la adicion de sustancias solidas o llquidas, por ejemplo, en las proximidades de la salida de agua potable de la misma.
Finalmente, debe considerarse que el proposito del primer intercambiador de calor es aumentar la temperatura del agua no potable suministrada al primer filtro de separacion de fluidos y as! maximizar la eficacia de este filtro; este efecto termico tambien podrla ser omitido o logrado de una manera equivalente. De acuerdo con una variante particularmente ventajosa de la realizacion de la figura 1, el filtro 12 puede estar dispuesto directamente posterior al dispositivo 9 de condensacion; por ejemplo, podrla integrarse en el intercambiador 7 de calor. De este modo, este filtro 12 funcionara con llquido a alta temperatura y por lo tanto promovera ademas la eliminacion final de los componentes volatiles, que habra sido parcialmente eliminada por el filtro 5 que funciona a Una temperatura mas baja.
Esta variante tiene fundamentalmente cinco elementos: un filtro de separacion (que opera por flujo y flotador) que funciona a temperaturas relativamente bajas (por ejemplo, 45-80 °C y preferiblemente 65-75 °C), una caldera con presencia de masa de llquido (110-130 °C), un condensador, un filtro de separacion (que funciona por flujo y flotador) que funciona a una temperatura relativamente alta (por ejemplo, 70-95 °C y preferiblemente 80-90 °C), y al menos un intercambiador de calor para reciclar el calor que se deriva de la ebullicion.
El filtro de la figura 2 incorpora una solucion de filtro separador que por si mismo tiene un valor innovador a pesar de su uso en el agua purificada descrita y reivindicada en la presente memoria.
Debe observarse que el filtro de la figura 2 (que esta representado esquematicamente y no en escala) puede modificarse desde muchos puntos de vista, por ejemplo: las barreras que se levantan desde el fondo tambien se pueden disponer separadamente de la disposicion de las paredes internas de las camaras (por ejemplo, con una frecuencia diferente), se puede proporcionar un fondo escalonado en lugar de las barreras, una parte del fondo puede ser escalonado y una parte del fondo puede ser plana e inclinada, las paredes interiores pueden ser ligeramente oblicuas en lugar de verticales, el filtro puede estar provisto de una o de tres secciones en lugar de dos.
Las caracterlsticas tecnicas esenciales de esta solucion de filtro son:
- operacion por flujo y flotador, y
- operacion a alta temperatura.
Esta alta temperatura se puede seleccionar, por ejemplo, en el intervalo 45-95 °C y preferiblemente en el intervalo 65-75 °C; para conseguirlo, se pueden proporcionar medios de calentamiento integrados en el filtro o medios de calentamiento corriente abajo del filtro; estos medios de calentamiento pueden ser, por ejemplo, de tipo electrico (en el purificador de agua de la figura 1 son de tipo hidraulico).
Otras caracterlsticas tecnicas ventajosas de esta solucion de filtro son:
- el uso de una o mas trayectorias meandrosas (en direccion vertical y/u horizontal) disminuye la velocidad del flujo y por lo tanto promueve la precipitacion de sustancias pesadas y el aumento de sustancias ligeras y volatiles, y/o
- uso de paredes escalonadas (las etapas pueden ser producidas tambien por medio de simples barreras que sobresalen de una pared plana) que promueven el flujo laminar del llquido y/o
- profundidad diferenciada del llquido en el filtro: relativamente pequena para favorecer la expulsion de las sustancias volatiles, relativamente grande para promover la separacion de las sustancias ligeras y pesadas, y/o
- recubrimiento de las superficies interiores del filtro en material lavable, en particular Teflon
Debido a estas caracterlsticas tecnicas, el filtro es capaz de eliminar eficazmente las sustancias volatiles indeseables del agua, en particular el cloro, sustancias indeseables ligeras y en gran parte insolubles, en particular las sustancias oleosas y las sustancias pesadas e insolubles indeseables, en particular el carbonato de calcio (comunmente denominado "cal"); ademas, reduce la carga bacteriana del agua.
5 Por lo tanto, el filtro es muy adecuado para utilizarse, por ejemplo, posterior a, o integrado en, maquinas para la preparacion de bebidas calientes (por ejemplo, maquinas de cafe) y maquinas para prensado a vapor de prendas de vestir. Ademas, su bajo coste de produccion, mantenimiento y funcionamiento hace que sea particularmente adecuado para estos usos.

Claims (20)

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    Reivindicaciones
    1. Purificador de agua que tiene una entrada (I) de agua no potable y una salida (O1) de agua potable y que comprende al menos:
    - una caldera (8) que tiene una entrada de agua y una salida de vapor, comprendiendo dicha caldera (8) una resistencia electrica o un tubo hidraulico a traves del cual fluye un fluido caliente para calentar el agua hasta su punto de ebullicion,
    - un primer filtro (5) de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida, dicho filtro (5) que comprende una o mas trayectorias meandrosas, en direccion vertical y/u horizontal, que disminuye la velocidad del flujo, y
    - un primer intercambiador (4) de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados, que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua que va a ser calentado as! como una entrada y una salida para un segundo flujo de agua que va a ser enfriado;
    en donde la entrada de agua no potable esta acoplada a la primera entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, la primera salida de flujo del primer intercambiador (4) de calor esta acoplada a la entrada del primer filtro (5) de separacion de fluidos, La salida del primer filtro (5) de separacion de fluidos esta acoplada a la entrada de la caldera (8), la salida de la caldera (8) esta acoplada a la segunda entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, la segunda salida de flujo del primer intercambiador (4) de calor esta acoplada a la salida (O1) de agua potable.
  2. 2. Purificador de agua de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas un tanque (1) de entrada adaptado para recibir agua no potable de la entrada (I) de agua no potable, teniendo dicho tanque (1) de entrada una salida acoplada a la primera entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, estando dicha salida levantada preferiblemente desde el fondo del tanque (1) y/o asociada a una trayectoria meandrosa.
  3. 3. Purificador de agua de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas un filtro (2) mecanico dispuesto entre la entrada (I) de agua no potable y la primera entrada de flujo del primer intercambiador (4) de calor, dicho filtro (2) mecanico que comprende al menos una pared que tiene una pluralidad de pequenos orificios o poros, estando preferiblemente dicha pared hecha de papel poroso.
  4. 4. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas un segundo intercambiador (7) de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer y un segundo flujos de fluido separados, que tiene una entrada y una salida para un primer flujo de agua a calentar, y una entrada y una salida para un segundo flujo de agua a enfriar, y en donde la salida del primer filtro (5) de separacion de fluidos esta acoplada a la primera entrada de flujo del segundo intercambiador (7) de calor, la primera salida de flujo del segundo intercambiador (7) de calor esta acoplado a la entrada de la caldera (8), la salida de la caldera (8) esta acoplada a la segunda entrada de flujo del segundo intercambiador (7) de calor, la segunda salida de flujo del segundo Intercambiador (7) de calor esta acoplado a la salida (O1) de agua potable.
  5. 5. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un segundo filtro (12) de separacion de fluidos que funciona por flujo y flotador, que tiene una entrada y una salida y en donde dicha entrada del segundo filtro (12) de separacion de fluidos esta acoplado a la segunda salida de flujo del primer intercambiador (4) de calor o a la salida de la caldera (8) posterior a dicho primer intercambiador (4) de calor y dicha salida del segundo filtro (12) de separacion de fluidos esta acoplada a la salida (O1) de agua potable.
  6. 6. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas al menos un dispositivo hidraulico elegido entre un grupo que comprende un dispositivo (13) para anadir sales minerales, un dispositivo para anadir dioxido de carbono, un dispositivo para anadir sustancias solidas o llquidas, un dispositivo de refrigeration, un tanque (14) de salida, estando dicho al menos un dispositivo hidraulico dispuesto inmediatamente posterior a dicha salida (O1) de agua potable.
  7. 7. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas uno o mas dispositivos (3, 6, 10) electricos, estando dichos dispositivos (3, 6, 10) electricos adaptados en particular para controlar flujos de fluido en el purificador de agua, y celdas solares fotovoltaicas o un generador electrico de viento acoplado electricamente a dichos dispositivos (3, 6, 10) electricos con el fin de suministrar energla electrica a los mismos.
  8. 8. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un circuito hidraulico (CKT) conectado a dicho primer filtro (5) de separacion de fluidos y adaptado para proporcionar calentamiento de dicho primer filtro (5) separador de fluidos, siendo dicho calentamiento en particular proporcionado en momentos seleccionados, preferiblemente al comienzo de la operation del purificador de agua.
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  9. 9. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un circuito hidraulico adaptado para evitar que el agua fluya a traves de dicha salida de agua potable a tiempos seleccionados, preferiblemente al comienzo de la operacion del purificador de agua.
  10. 10. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha caldera (8) esta adaptada para funcionar por medio de energla solar.
  11. 11. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha caldera (8) esta provista de un sensor para detectar el nivel de agua en el mismo.
  12. 12. Purificador de agua de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende ademas una unidad de control electronica conectada a dicho sensor de nivel de agua y dispuesta para mantener el agua llquida en dicha caldera (8) al mismo nivel predeterminado o en un intervalo de niveles predeterminados.
  13. 13. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha caldera (8) esta provista de un sensor para detectar la presion del vapor.
  14. 14. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha caldera (8) esta provista de un sensor para detectar la temperatura del agua.
  15. 15. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende dispositivos electricos, sensores y una unidad de control electronica adaptada para controlar dichos dispositivos electricos con base en senales electricas recibidas por dichos sensores.
  16. 16. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el filtro (5) de separacion de fluidos funciona a alta temperatura en el intervalo de 45 - 80 °C, preferiblemente en el intervalo de 65 - 75 °C.
  17. 17. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el filtro (5) de separacion de fluidos integra medios de calentamiento (CKT), preferiblemente del tipo hidraulico.
  18. 18. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el filtro (5) de separacion de fluidos comprende paredes escalonadas que favorecen el flujo laminar del llquido.
  19. 19. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el filtro (5) de separacion de fluidos proporciona una profundidad diferenciada del llquido, siendo la profundidad en algun lugar (C5, C6, C7, C8) relativamente pequena para promover la expulsion de las sustancias volatiles, y en algun lugar (C1, C2, C3, C4) relativamente grande para promover la separacion de las sustancias ligeras y pesadas.
  20. 20. Purificador de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las superficies internas del filtro (5) que separan los fluidos estan cubiertas de material lavable.
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