ES2648971T3 - Sistema y procedimiento para la separación de gas a través de membranas - Google Patents

Abstract

Un sistema para la separación de un gas (6, 7), que comprende una membrana plana (2) de permeación del gas sujeta entre un primer elemento estructural (3) y un segundo elemento estructural (4), separando dicha membrana plana (2) de permeación un primer entorno que contiene el gas (6) que ha de ser permeado, de un segundo entorno que contiene el gas permeado (7), comprendiendo dichos elementos estructurales primero y segundo (3, 4) medios para crear un movimiento vorticial al menos en una superficie con respecto a dicha membrana (2) de permeación, caracterizado porque al menos un elemento estructural (3, 4) está dotado de al menos dos cámaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) dispuestas una dentro de otra, y separadas de la membrana para proporcionar una comunicación fluídica mutua al menos en las inmediaciones de dicha membrana (2), comprendiendo dichas cámaras al menos una cámara (8, 23) de entrada que tiene al menos una entrada (11, 21) y al menos una cámara (9, 10, 24, 25) de salida que tiene al menos una salida (12, 22) para el gas (6, 7), una cámara (8, 9, 10, 23, 24, 25) dotada de una entrada (11, 21) que está libre de salidas (12, 22), donde dichos medios para crear un vórtice comprenden al menos uno de: una entrada (11, 21) de una cámara (8, 23) de entrada, inclinada un ángulo no nulo (α) de inclinación inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra dicha membrana plana (2); un desviador de gas inclinado un ángulo no nulo (α) de inclinación inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra dicha membrana plana (2); o una combinación de los mismos.

Description

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DESCRIPCION

Sistema y procedimiento para la separacion de gas a traves de membranas

La presente invencion versa sobre un dispositivo y un procedimiento para la separacion de gas a traves de membranas. Las tecnicas utilizadas en el estado de la tecnica para la separacion de gas, en particular, para la produccion de oxfgeno molecular (O2) de concentracion elevada, consisten principalmente en la separacion criogenica del oxfgeno del aire y en la separacion por medio de procedimientos de vacfo conocidos como VSA (adsorcion de oscilacion al vacfo).

El primer procedimiento permite que se obtenga oxfgeno lfquido con concentracion elevada, hasta 99,9%, mientras que el procedimiento de adsorcion al vacfo permite que se obtenga O2 con una concentracion de hasta 95%. Sin embargo, ambos procedimientos se caracterizan por un consumo elevado de energfa y costes significativos de diseno y de explotacion de las instalaciones, haciendo que solo sean de interes para grandes instalaciones.

Para solucionar los anteriores problemas, se han desarrollado sistemas en funcion del uso de membranas selectivas, que permiten la separacion, por ejemplo, del oxfgeno, lo que tiene como resultado flujos permeados con una pureza elevada, comparables a los sistemas descritos anteriormente.

De manera analoga a los procedimientos de separacion de oxfgeno, se conocen otras membranas selectivas, por ejemplo, las utilizadas para capturar CO2 presentes en flujos de gas de sfntesis por medio de la separacion del hidrogeno molecular (H2).

Las membranas se incluyen en sistemas, o dispositivos, en los que se hace fluir una mezcla de gas que ha de ser permeado en un lado de dichas membranas, en condiciones seleccionadas de presion y de temperatura y posiblemente con una diferencia en potencial entre los lados de las membranas; las membranas permiten que solo atraviesen algunos gases presentes en las mezclas, tales como oxfgeno, hidrogeno y/u otros gases y, por lo tanto, permiten la separacion de un gas, al que se denomina permeado. Dichos sistemas forman eficazmente medios de produccion de dichos gases.

Se conocen y se utilizan ITM (membranas de transporte de iones) a nivel industrial para la separacion de oxfgeno. Dichos tipos de membrana tambien han sido desarrollados recientemente para la separacion de otros gases, principalmente hidrogeno.

Las membranas de transporte de iones ITM son producidas por medio de materiales ceramicos de estado solido que se caracterizan por velocidades elevadas de difusion de iones y/o de electrones.

Tambien se conocen membranas electrolfticas solidas que utilizan la tecnologfa SEOS (separacion del electrolito solido y del oxfgeno), que consiste en la separacion de oxfgeno por medio de membranas ceramicas con una conductividad elevada de iones. Tambien se conocen membranas obtenidas de materiales conductores mezclados, en las que tanto los electrones como los iones migran a traves del material y, en este caso, se determina la separacion del oxfgeno, hidrogeno y/u otros gases de las mezclas mediante la diferencia en la presion parcial del gas que ha de ser permeado entre las superficies opuestas de la membrana, en ausencia de un potencial externo.

En general, la separacion de oxfgeno, hidrogeno y/u otros gases tiene lugar con eficacia industrialmente interesante a temperaturas muy elevadas, por encima de 600°C. Esto quiere decir que el flujo de gas del que se han de separar el oxfgeno, el hidrogeno y/u otros gases debe calentarse hasta la temperatura operativa de la membrana para evitar que la corriente de flujo que rodea la membrana la enfrfe, provocando una reduccion en la eficacia de separacion. La membrana y su recipiente o soporte son calentados, por lo tanto, a temperaturas muy elevadas; por esta razon, los dispositivos de este tipo utilizan juntas metalicas particulares para el cierre hermetico entre la membrana y el soporte, creando superficies de contacto metal/ceramica/metal sujetas a caracterfsticas mecanicas y termicas de expansion diferentes, con todos los problemas consiguientes.

El documento FR 1547549 divulga un aparato para la separacion de fluido, en el que si dirige fluido hacia una membrana de malla compuesta por fibras huecas entrelazadas. Se hace pasar el fluido a traves de la malla de la membrana, y se atrapa parte de la composicion del fluido en las fibras huecas para ser recogida.

En "Mixed reforming of heptane to syngas in the Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 membrane reactor" - Catalysis Today, 104, 2005, 149-153, se divulga un aparato para la separacion de gas que esta compuesto por dos miembros intercalados con una membrana de permeacion. Cada uno de los miembros tiene dos camaras coaxiales dotadas de entradas y salidas, respectivamente. Dependiendo del lado de la membrana, se obliga al fluido que ha de ser permeado o al fluido ya permeado a pasar de las entradas a las salidas en el mismo lado de la membrana. Este sistema sigue adoleciendo de una eficacia reducida.

Por lo tanto, en la actualidad los procedimientos para la produccion de oxfgeno a partir del aire, de hidrogeno a partir del gas de sfntesis y/o de otros gases estan evolucionando hacia el uso de membranas que, en ciertas condiciones de presion, de temperatura y de diferencia de potencial, permiten la seleccion de dichos gases de las mezclas de gas en las que se contienen, logrando concentraciones de gran interes para muchas aplicaciones industriales.

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Las membranas planas son preferibles dado que son mas simples de producir y mas sencillas de sustituir en caso de rotura. Sin embargo, sigue habiendo numerosos problemas en la gestion de membranas, incluso las planas. En particular, existen problemas con la eficacia en la separacion del gas, en la junta hermetica en torno a la membrana y en el coste de las juntas hermeticas utilizadas en la actualidad.

El objeto de la presente invencion es solucionar los problemas mencionados anteriormente y proporcionar un sistema fluidodinamico con capacidad para aumentar la eficacia de separacion y favorecer la operacion del sistema de cierre hermetico en las condiciones operativas y en el inicio y al final de las fases de produccion, y que sea, al mismo tiempo, sencillo de producir y facil de sustituir en caso de rotura de la membrana.

Se logran estos y otros objetos mediante un sistema para la separacion de un gas, caracterizado segun la reivindicacion 1. Se enumeran aspectos preferentes en las reivindicaciones dependientes. Un objeto adicional de la invencion es un procedimiento para la separacion de gases segun la reivindicacion 13.

En particular, el sistema segun la invencion comprende una membrana plana de permeacion del gas dispuesta como una junta hermetica entre un primer elemento estructural y un segundo elemento estructural, en el que la membrana de permeacion separa un primer entorno que contiene gas que ha de ser permeado, y un segundo entorno que contiene gas permeado. Al menos uno de los elementos estructurales esta dotado de dos o mas camaras dispuestas una dentro de la otra, y separadas de la membrana para proporcionar una comunicacion flufdica entre las camaras al menos en las inmediaciones de la membrana, es decir, en el volumen del sistema adyacente a la membrana. Las camaras estan dotadas adicionalmente de al menos una entrada y al menos una salida para el gas, dispuestas de forma que una camara dotada de una entrada no tenga una salida y viceversa. En la siguiente descripcion se definiran las camaras que tienen una o mas salidas como “camaras de entrada” y se definiran las camaras que tienen una o mas salidas como “camaras de salida”.

Los elementos estructurales comprenden medios para crear un movimiento vorticial, o flujo vorticial, al menos en las superficies respectivas de la membrana de permeacion. Los referidos medios para crear un vortice son medios cualesquiera adecuados para dirigir el flujo de gas en una direccion que esta inclinada con respecto al plano de la membrana (o con respecto a un eje perpendicular a la membrana), y que es, preferentemente, no radial con respecto al centro de la membrana. El angulo de la inclinacion mencionada es no nulo inferior a 90°, es decir, se encuentra en el intervalo de 0° a 90°, excluyendo los valores 0° y 90° del intervalo. En otras palabras, el valor del angulo es mayor que 0° e inferior a 90°. Los medios para crear un vortice pueden comprender al menos uno de: una entrada inclinada, desviadores, o una combinacion de los mismos.

Segun un primer aspecto de la invencion, puede proporcionarse una entrada que tiene, al menos en su abertura en la camara relativa, un angulo no nulo de inclinacion inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra la membrana plana.

Se utiliza la expresion “inclinada al menos en la abertura en la camara” para indicar entradas que estan inclinadas con respecto a la membrana en toda su longitud, y tambien aquellas realizaciones en las que la inclinacion de las entradas esta limitada solamente a la porcion terminal, o en general, a la porcion correspondiente a la abertura en la camara relativa.

En otras posibles realizaciones segun la invencion, se proporcionan desviadores de fluido, en concreto desviadores de gas, adecuados para impartirle al gas la inclinacion requerida segun un angulo superior a 0° e inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra la membrana.

Estos desviadores de gas estan colocados corriente abajo de la o las entradas y corriente arriba de la membrana y, preferentemente, estan separados de manera vertical de la membrana; cuando se utiliza un desviador de gas, la entrada puede no estar inclinada. En otras realizaciones, los desviadores de fluido pueden sustituir las entradas, es decir, el desviador actua como una entrada inclinada.

Las expresiones “corriente arriba” y “corriente abajo” hacen referencia al fluido que entra en el sistema desde las entradas. Como resultado, los desviadores de fluido se encuentran “corriente arriba” de la membrana cuando el gas que entra en el sistema pasa por los medios de los desviadores antes de pasar por la membrana.

Segun un aspecto preferente de la invencion, los desviadores de fluido estan colocados al menos parcialmente en el interior de al menos una de dichas camaras.

En general, dado que los desviadores de gas pueden sustituir la funcion de las entradas inclinadas, estan inclinados con un angulo superior a 0° e inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra la membrana plana, para desviar el fluido tal angulo no nulo.

Las paredes de las camaras cooperan con la o las entradas/el o los desviadores para crear un movimiento vorticial en el interior de un elemento estructural. Para mejorar esta situacion, en el caso de los desviadores de fluido, estan alojados en el interior de las camaras de entrada.

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Segun un aspecto adicional de la presente invencion, la inclinacion de la o las entradas o del o de los desviadores esta comprendida entre 5° y 80°, mas preferentemente, se encuentra en el intervalo entre 20° y 60°. Los conductos de salida pueden estar inclinados o no.

En general, la disposicion de los componentes del sistema, es decir, la disposicion del o de los elementos estructurales en las camaras, de la o las entradas inclinadas y/o del o de los desviadores de gas es tal que se puede generar un regimen estable de movimiento vorticial en la superficie de la membrana cuando el gas impacta la membrana. La definicion de “regimen estable de movimiento vorticial” no implica que las lfneas de corriente del fluido sean constantes con el paso del tiempo.

Preferentemente, las entradas/desviadores imparten al gas una direccion que no es radial con respecto al centro de la membrana, es decir, no desvfan el fluido hacia el centro de la membrana.

El regimen de movimiento vorticial generado por los elementos estructurales en la superficie de la membrana y, en particular, en el interior de las camaras mencionadas anteriormente, ha demostrado ser un sistema fluidodinamico particularmente ventajoso que favorece la permeacion del gas mediante la membrana y que aumenta, por lo tanto, la eficacia de todo el sistema.

Segun un aspecto de la presente invencion, ambos elementos estructurales estan dotados de camaras segun se han descrito anteriormente.

Segun un aspecto adicional de la presente invencion, el elemento o los elementos estructurales dotados de camaras tienen, preferentemente, una geometrfa cilfndrica para minimizar las perdidas de presion en sus superficies internas que podrfan alterar la estabilidad del sistema fluidodinamico. Sin embargo, se puede utilizar una geometrfa prismatica, en concreto con un numero de lados superior a 5.

Segun un aspecto adicional de la presente invencion, hay presentes tres camaras segun se ha indicado anteriormente. Segun una realizacion preferente, una camara intermedia esta dotada de entradas de gas, mientras que una camara central y una camara lateral, respectivamente por dentro y por fuera de la camara intermedia, estan dotadas de salidas de gas.

Gracias a esta solucion, es posible regular la velocidad del gas en distintas areas de la membrana. En particular, es posible establecer una velocidad de flujo del gas en la camara externa superior a la velocidad del gas en las otras camaras, de forma que se reduzca la presion y, por lo tanto, el esfuerzo en la porcion externa de la membrana, que es la porcion cercana a la conexion con los elementos estructurales.

Segun otro aspecto de la presente invencion, las camaras son concentricas.

Segun un aspecto adicional de la presente invencion, al menos una camara es anular.

Segun un aspecto adicional de la presente invencion, la geometrfa y la disposicion de las camaras en los elementos estructurales son sustancialmente simetricas entre sf con respecto a la membrana.

Segun un aspecto adicional de la presente invencion, al menos dos gases rodean distintas superficies de la membrana de permeacion, de forma que no influyan de manera recfproca su estado o su movimiento termofluidodinamico.

La presente invencion versa, ademas, sobre un procedimiento de separacion del gas segun se reivindica en la reivindicacion 13. Se enumera un aspecto preferente en las reivindicaciones dependientes.

En particular, por medio de un sistema segun se ha descrito anteriormente, en el que una membrana plana de permeacion sujeta entre dos elementos estructurales permite el paso selectivo de gas desde un primer entorno hasta un segundo entorno, en al menos un elemento estructural, el fluido entra en al menos una primera camara y sale de al menos una segunda camara, en el que dichas camaras son distintas entre sf y se encuentran en comunicacion flufdica entre sf al menos en las inmediaciones de dicha membrana. Preferentemente, las camaras estan dispuestas una dentro de la otra. Ademas, se suministra gas a al menos una de las camaras a traves de un conducto que le proporciona una inclinacion de entrada con un angulo no nulo inferior a 90°, con respecto a la membrana plana, o los desviadores de fluido desvfan el gas con dicho angulo no nulo. Los valores angulares preferentes para la o las entradas de gas han sido definidos anteriormente.

El gas suministrado es el gas que ha de ser permeado en un lado de la membrana, y el gas permeado, o un gas portador del gas permeado, en el otro lado de la membrana. Las paredes divisorias de las camaras cooperan con las una o mas entradas y/o uno o mas desviadores para crear un movimiento vorticial en el interior de un elemento estructural, en la membrana.

La invencion tiene numerosas ventajas con respecto a la tecnica conocida.

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El movimiento vorticial que se genera en las camaras reduce el grosor de la capa limite encima de la membrana y aumenta drasticamente la eficacia de separacion del gas. Ademas, es posible regular la velocidad de los gases (y, por lo tanto, la presion) en el area adyacente a las juntas hermeticas, reduciendo, por lo tanto, la presion en dicha area y prolongando la vida util de las juntas hermeticas.

Se representa una ventaja adicional por el hecho de que el sistema es flexible y se puede aumentar el numero de camaras desde un mfnimo de dos camaras hasta el numero requerido de camaras, y de tubos de suministro de gas, de forma que se permita dimensionar el sistema segun el caudal de los gases que han de ser tratados.

Con referencia a las Figuras, se proporciona un ejemplo no limitante, en el que:

- La Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de separacion de gas segun la presente invencion;

- la Figura 2 es una vista volteada en perspectiva del sistema de la Figura 1;

- la Figura 3A es una vista en planta de la Figura 2;

- la Figura 4 es una vista en seccion segun el plano A-A de la Figura 3, en la que se resaltan los flujos de los

gases en el sistema de la presente invencion;

- la Figura 4A es un detalle ampliado de la Figura 4;

- la Figura 5 es una vista ampliada en seccion de la Figura 3;

- la Figura 5B es una vista en seccion de la figura 5, a lo largo de un plano que cruza una entrada.

- La Figura 6 es una vista en seccion en perspectiva de una realizacion alternativa de un sistema de separacion de gas segun la presente invencion;

- las Figuras 7A - 7C son vistas esquematicas en seccion de realizaciones adicionales de un sistema segun la presente invencion dotado de distintos tipos de desviadores de fluido o entradas flufdicas.

Un sistema 1 para la separacion de un gas que comprende una membrana plana 2 de permeacion del gas, denominada en lo que sigue membrana 2, sujeta entre un primer elemento estructural 3 y un segundo elemento estructural 4, denominados en lo que sigue primer elemento 3 y segundo elemento 4. La membrana 2 separa un primer entorno, denominado en lo que sigue camara de permeacion del gas, que contiene el gas 6 que ha de ser permeado, y un segundo entorno, denominado en lo que sigue camara del gas permeado, que contiene el gas permeado 7. El primer elemento 3 y el segundo elemento 4 comprenden medios para crear un movimiento vorticial al menos en la superficie respectiva de la membrana 2 y, en particular, al menos un elemento estructural esta dotado de al menos dos camaras dispuestas una dentro de la otra, que se encuentran en comunicacion flufdica al menos en las inmediaciones de la membrana 2, es decir, adyacente a la misma. En la realizacion mostrada, los dos elementos estructurales 3 y 4 estan dotados de tres camaras cada uno 23, 24, 25 y 8, 9, 10, respectivamente; segun se ha mencionado, hay al menos dos camaras, y se puede aumentar el numero segun las dimensiones requeridas para el sistema y la membrana.

Una membrana 2 adecuada para su uso con la invencion es cualquiera conocida de absorcion de iones, o membrana transportadora de iones que opera mediante la aplicacion de una presion o diferencia de potencial electrico en la membrana, o una combinacion de las mismas.

El elemento estructural 4 dotado de las camaras 8, 9, 10 tiene al menos una entrada 11 y al menos una salida 12 para el gas, dispuestas, de forma que la camara con una entrada 11 no tenga una salida 12 y viceversa, la camara con una salida tampoco tenga una entrada. En otras palabras, las entradas 11 fluyen al interior de las camaras a diferencia de aquellas que tienen las salidas 12, de forma que una entrada 11 y una salida 12 no esten presentes de manera simultanea en la misma camara.

En la realizacion de las Figuras 1-5, ambos elementos 3, 4 estan dotados de camaras, mientras que en la realizacion de la Figura 6, solo el elemento 4' que define el entorno que contiene el gas permeado esta dotado de camaras. En la Figura 6 se obtiene el movimiento vorticial en el lado del gas que ha de ser permeado mediante irregularidades del elemento estructural con respecto a la membrana.

Con referencia a la primera realizacion de las Figuras 1-5, los elementos estructurales 3 y 4 tienen una geometrfa cilfndrica, aunque tambien es posible un elemento estructural con geometrfa prismatica (preferentemente con al menos 5 lados, mas preferentemente al menos 7). Sin embargo, la geometrfa cilfndrica es preferible, dado que ha demostrado ser la mas ventajosa para las condiciones fluidodinamicas en el interior del elemento 3 o 4.

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En particular, el primer elemento estructural 4 comprende un cuerpo principal cilfndrico 13 y un borde 14 de acoplamiento colocado en uno de los dos extremos del cuerpo cilfndrico 13; de manera similar, el elemento estructural 3 comprende un cuerpo cilfndrico 31 y un borde 19 de acoplamiento.

Preferentemente, los cuerpos cilfndricos estan conformados de manera complementaria para alojar una membrana 2 en su interior; se sujeta la junta hermetica por medio de elementos 17 de junta, colocados, preferentemente, en ambos lados de la membrana, tanto en la camara de permeacion del gas como en la camara del gas permeado; por ejemplo, los elementos adecuados de estanqueidad son juntas espirometalicas y similares, conocidas per se en la tecnica. Las juntas adecuadas tambien son metalicas o metalicas con material de carga ceramico o polimerico resistentes a temperaturas elevadas y muy elevadas.

Los elementos 3 y 4 estan dotados (Figuras 1 y 2) de al menos una entrada 11 o 21 para el gas respectivo 6 o 7 (Figura 4) y al menos una salida para el gas tratado; en la realizacion ejemplar mostrada, en cada cuerpo 4 y 3 hay dos entradas 11 y 21 y tres salidas 12 y 22 para los gases.

Preferentemente las entradas 11 tienen, al menos en las inmediaciones de sus aberturas en el interior de la camara relativa, una inclinacion no nula inferior a 90° con respecto a la perpendicular al plano en el que se encuentra la membrana 2, o estan dispuestas de manera no paralela y no perpendicular con respecto a la membrana 2. En particular, la inclinacion a (Fig. 5B) se encuentra en el intervalo entre 0,5° y 89,5°, preferentemente entre 5° y 80° y, mas preferentemente, entre 20° y 70°, siendo lo mas preferible 30°-60°.

En la figura 5B, para una visualizacion sencilla, se muestra la inclinacion a no directamente sobre la membrana, sino con respecto a un plano 2a paralelo a la membrana 2. En la figura 5B, la inclinacion de la entrada 11 es constante en toda su longitud, de forma que se mida el angulo a con respecto al eje 11a de la entrada 11.

Segun se ha mencionado ya, la inclinacion a de las entradas puede limitarse unicamente a la porcion terminal, o a la porcion correspondiente a la abertura a la camara relativa 9 de entrada. En tal caso, se deberfa escoger el eje 11a como el eje de la porcion de la entrada 11 colocado cerca de la abertura de la camara 9 de entrada.

Si hay mas de un conducto de entrada, las inclinaciones respectivas deben ser tales que faciliten la circulacion del gas en la camara cilfndrica de alimentacion y, por lo tanto, la inclinacion deberfa, preferentemente, ser tal que los momentos del vector de la velocidad del gas de todos los conductos de entrada con respecto al centro de la base de la camara cilfndrica de suministro del gas tengan la misma orientacion.

Simplificando, todas las componentes de las velocidades de entrada del gas en cada conducto proyectadas sobre la base de la camara de alimentacion tienen, preferentemente, la misma orientacion para generar una rotacion en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario al de las agujas del reloj del gas entrante, segun se explica mejor con referencia a la figura 8.

La inclinacion de las salidas 12 es un aspecto menos importante que el valor de la inclinacion de las entradas 11, y puede elegirse segun resulte necesario segun los requisitos de construccion. En la realizacion mostrada, las salidas 12 son perpendiculares al plano de la membrana 2. En otras palabras, las salidas 12 son sustancialmente paralelas al eje del cuerpo cilfndrico respectivo 13 o 31.

En la realizacion mostrada en las Figuras 1-5, el elemento 4 tiene tres camaras concentricas 8, 9, 10. Las camaras 8, 9, 10 estan definidas y separadas entre sf por paredes divisorias 15 que se extienden desde los cuerpos cilfndricos respectivos en la direccion de la membrana 2.

Con referencia particular a las Figuras 4 y 5, la camara central 8 es cilfndrica y esta conectada con una de las salidas 12, en particular con la salida central, y es una camara de salida, en el significado definido anteriormente; la camara cilfndrica 8 de salida esta rodeada por una camara anular 9. La camara anular 9 esta conectada con las entradas 11 y es, por lo tanto, una camara de entrada. Ademas, la camara anular 9 de entrada esta rodeada por una camara anular 10 de salida, conectada con dos salidas laterales 12.

En la Figura 5 se muestra la posicion de las aberturas de las entradas 11 y de las salidas 12 en el interior de las camaras 8, 9, 10 en la que, en aras de la simplicidad, se indica la abertura de las entradas 11 por medio de una X mientras que se esquematiza la abertura de las salidas 12 por medio de un punto.

Las paredes divisorias 15 estan separadas de la membrana y permiten la comunicacion flufdica requerida entre las camaras 8, 9, 10 unicamente en las inmediaciones de la membrana 2, separando dichas camaras 8, 9, 10 cerca de la superficie 16 de base (Fig. 4A, detalle de la Fig. 4), o de la superficie con las aberturas de las entradas 11 y de las salidas 12.

En particular, las paredes divisorias sobresalen una altura H desde la superficie 16, de forma que se garantice un paso del fluido entre la superficie superior de las paredes divisorias 15 y la membrana 2 entre las diversas camaras 8, 9, 10 con una altura D. Se escoge la relacion entre D y H segun las caracterfsticas fluidodinamicas requeridas en el sistema 1. En general, H es mayor que D, para evitar interferencias fluidodinamicas entre las salidas 12 y las entradas 11.

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Ademas, la altura H de las paredes cilfndricas que separan las camaras 8, 9, 10, ya definidas como 15, pueden ser distintas, de forma que la altura de la seccion para el paso a traves de la membrana sea distinta entre la camara anular 9 en la que se inyecta el flujo y la camara cilfndrica 8 que contiene la seccion de salida del flujo, y entre la camara anular 9 y la camara anular 10 que contiene al menos una salida de flujo.

Dicha variacion en la relacion entre H y D puede definirse para obtener el mejor campo fluidodinamico en el interior de las camaras mencionadas anteriormente. De manera analoga, en el interior del elemento 3, las alturas de las correspondientes camaras pueden ser distintas.

En la realizacion de las Figuras 1-5, el primer elemento 3 tiene una estructura interna sustancialmente especular a la estructura interna del segundo elemento 4. En particular, el primer elemento 3 tiene un cuerpo cilfndrico 31 que termina en un borde 19 de acoplamiento, adaptado para ser sujetado mediante una conexion estanca a los fluidos con el borde correspondiente 14 del segundo elemento 4.

Las aberturas de las entradas 21 y de las salidas 22 estan ubicadas en la parte superior del cuerpo cilfndrico 23 del primer elemento 3, y estan conformadas de manera analoga a las entradas 11 y a las salidas 12 del primer elemento 4. Por lo tanto, las entradas 21 estan inclinadas con respecto al plano de la membrana 2, mientras que las salidas 22 son sustancialmente perpendiculares a la membrana 2.

Ademas, el primer elemento 3 esta dotado de tres camaras concentricas 23, 24, 25, analogas y simetricas a las camaras 8, 9, 10, respectivamente, del segundo elemento 4; en particular, las salidas 22 se abren a la camara cilfndrica central 23 y a la camara anular externa 25, mientras que las entradas 21 se abren a la camara anular intermedia 24.

Las paredes divisorias 26, conformadas de una manera similar a las paredes divisorias 15, separan las camaras, mientras que permiten una comunicacion flufdica entre las mismas en las inmediaciones de la membrana 2.

Para garantizar el cierre estanco a los fluidos entre los dos elementos 3, 4, se coloca un par de juntas 17 que rodean la membrana 2 en su porcion lateral entre los elementos 3, 4. Las juntas 17 son, por ejemplo, juntas espirometalicas.

Segun puede verse en las figuras, cada uno de los dos elementos 3, 4 esta dotado de una entrada adicional 18, 20 para termopares, u otras sondas de medicion, adaptados para monitorizar el procedimiento en curso en el interior del sistema 1.

En la realizacion de la Figura 6, el segundo elemento 4' comprende las mismas partes que el segundo elemento 4 de la realizacion de las Figuras 1-5. A los elementos con la misma funcion y estructura se les ha designado numeros identicos de referencia que los de la realizacion de las Figuras 1-5, seguidos de un superfndice. Para una descripcion de dichos elementos, vease lo que antecede.

El primer elemento 30 consiste en un anillo adaptado para ser sujeto por una conexion estanca a los fluidos con el borde 14' de acoplamiento del segundo elemento 4'. Una pared 28 del primer elemento 30 delimita un area central 29 adaptada para crear un movimiento vorticial cerca de la membrana 2', segun se describira con mas detalle a continuacion.

Son posibles realizaciones adicionales, no mostradas en las figuras. Por ejemplo, se pueden simplificar las formas con respecto a las Figuras mostradas. En cuanto a la forma de las camaras, por ejemplo, es posible proporcionar unicamente dos camaras una dentro de la otra, preferentemente, una camara cilfndrica central y una camara anular concentrica a la camara central.

Tambien se puede reducir el numero de entradas y/o de salidas, en el caso en el que se proporcione unicamente una entrada y unicamente una salida. En la forma mas simple posible, una unica entrada esta conectada con una de las dos camaras que forman la estructura, mientras que una unica salida esta conectada con la otra de las dos camaras.

Las Figuras 7A - 7B muestran dos realizaciones posibles de la presente invencion, en las que se realiza el movimiento vorticial gracias a los desviadores de fluido, en vez de a las entradas inclinadas.

Las Figuras 7A - 7B (y tambien la siguiente 7C) utilizan el mismo numero de referencia de las realizaciones anteriores para los medios que son identicos a los medios correspondientes mostrados en las Figuras 1 - 5. Las partes del sistema omitidas en las figuras 7A - 7C son identicas en las realizaciones anteriores.

Las soluciones de las figuras 7A - 7C pueden aplicarse igualmente al elemento estructural 3, o al elemento estructural 4, o a ambos. En las Figuras 7A - 7C, se aplican al elemento estructural 4.

Se pueden utilizar con la presente invencion distintos tipos de desviadores 27a, 27b de fluido conocidos en la tecnica.

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En la realizacion de la Figura 7A, la camara 9 de entrada esta dotada de distintas entradas. Se muestra una unica entrada 11 en aras de la simplicidad. Se dibuja la entrada 11 con lmeas de puntos debido a que se coloca en un plano por detras del plano de la seccion mostrada.

La camara 9 de entrada esta dotada de un difusor 28, que tiene una pluralidad de desviadores 27a, en formas de aletas o alabes, inclinados un angulo a no nulo con respecto a la membrana 2. Segun la figura 5B, se muestra el angulo a con respecto a un plano 2a paralelo a la membrana 2. El difusor puede distribuirse por la totalidad de los 360 grados de la camara de entrada, o puede colocarse unicamente en areas angulares limitadas en el interior de la camara 9 de entrada.

Ademas, los desviadores 27a pueden colocarse a distintas alturas en el interior de la camara 9 de entrada. Como ejemplo, se muestran con lmeas de puntos una segunda posicion 29 cerca de la abertura de la entrada 11 en el interior de la camara de entrada, y una tercera posicion 20, que esta colocada parcialmente fuera de la camara.

Tambien puede ser posible colocar los desviadores 27a totalmente fuera de la camara de entrada, si se proporciona suficiente espacio vertical (vease la distancia D en la fig 4A) entre la camara y la membrana 2. Ademas, se pueden utilizar mas desviadores 27a en serie, por ejemplo, colocando dos o mas difusores 28 en serie, como en una turbina axial de multiples etapas. Se muestran los desviadores 27a como aletas planas, tambien pueden ser sustituidos por cualquier tipo de alabe o superficie aerodinamica apta para desviar un gas. Es preferible una posicion de los desviadores 27a, 27b de fluido en el interior de la camara relevante, para aprovechar las paredes divisorias 15 que crean un movimiento vorticial en la superficie de la membrana 2. En vez de desviadores colocados en un difusor, la propia camara puede estar conformada para impartir al gas la inclinacion requerida.

Como ejemplo, en la figura 7B, la camara 9 de entrada esta dotada integralmente de un desviador 28b, conformado como una rampa en espiral en torno a la camara interna 8 de salida. En cualquier caso, un desviador similar puede ser un elemento distinto con respecto a la camara 9 de entrada, apto para ser insertado en la camara de entrada.

En la figura 7B, para simplificar su visualizacion, solo se muestran una entrada 11 y un desviador 28B que tiene un desarrollo largo en el interior de la camara 9 de entrada, y que tiene una pendiente constante. Sin embargo, en uso, la camara 9 de entrada tendra, preferentemente, mas entradas y mas desviadores 28, que tienen un desarrollo mas corto y mas complejo en el interior de la camara 9 de entrada. Sin embargo, estos desviadores 28 tendran una inclinacion a con respecto a la membrana 2, al menos en su porcion terminal, que esta comprendida en el intervalo mencionado anteriormente de 0° - 90°, de forma que se imparta al gas la direccion requerida inclinada con respecto a la membrana.

En general, el o los desviadores 27a, 27b de fluido estan colocados corriente abajo de la abertura de la entrada en el interior de la camara y corriente arriba y separados de la membrana 2, dado que es preferible tener cierto espacio entre el o los desviadores 27a, 27b y la membrana 2.

En la Figura 7C, la camara 9 de entrada esta llena parcialmente de material, y una pluralidad de entradas 11 cruza la altura H de la camara 9 llena de material en toda su longitud. Unicamente se muestra una entrada 11, y se representa con lmeas de puntos, dado que toda su longitud no cruza el plano de la seccion mostrada, y en realidad no sena visible en la vista en seccion de la fig 7C. Lo que se muestra es el desarrollo de las entradas 11 en el interior de la camara 9 de entrada. En particular, las entradas 11 se enrollan en torno a la camara interna 8 de salida (mostrada con una lmea de puntos y rayas) en al menos parte de su longitud y, en particular, al menos en su porcion final. El valor de la altura H del material solo es ilustrativo, dado que puede ser distinto. Segun una realizacion posible, se contempla una camara de entrada llena completamente de material.

Ademas, aunque no se muestren, las realizaciones de las Figuras 1 - 6 pueden combinarse con las realizaciones de las Figuras 7A - 7C, por ejemplo, para colocar uno o mas desviadores de fluido corriente abajo de una entrada inclinada. Finalmente, tambien se pueden emplear los desviadores de fluido en caso de un numero distinto de camaras.

Al igual que las entradas 11, 21, los desviadores 27a, 27b promueven una rotacion en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario al de las agujas del reloj del gas en torno al centro de la membrana 2.

Para lograr tal resultado, las entradas 11, 21 o los desviadores 27a, 27b inyectan/desvfan, preferentemente, el gas en la camara 9 de entrada en una direccion que no es radial y, preferentemente, tangencial a las paredes. La definicion de “radial” y de “tangencial” es evidente para un experto en la tecnica y se explicara ahora brevemente con referencia a la Figura 8.

En la Figura 8, se muestran esquematicamente la posicion de una entrada 11 y de un desviador 27 (que puede ser un desviador generico) en el interior de un elemento estructural (que en la Figura 8 es el segundo elemento estructural 4, aunque el siguiente razonamiento tambien se puede aplicar igualmente al primer elemento estructural 3) y la direccion relevante 31, 32 de inyeccion/desviacion del gas. Obviamente, la direccion 31, 32 es la proyeccion de la velocidad del gas inyectado/desviado por la entrada 11/el desviador 27 en el plano de la vista mostrada, dado

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que es evidente que el gas no fluye en un plano paralelo a la membrana 2, pero esta inclinado con respecto a la membrana un angulo a segun se ha divulgado anteriormente (veanse las figuras 5B, 7A - 7C).

Los radios R1, R2 conectan el centro C de la membrana 2, respectivamente, con la posicion del desviador 27 y de la abertura de la entrada 11 en la camara 9 de entrada. En el caso de un desviador alargado 27 (por ejemplo, como el desviador 27b en la Figura 7B), el radio R1 esta referido a la salida, es decir, a la porcion terminal cercana a la membrana 2 del desviador 27.

Preferentemente, se alimenta el gas por medio de la entrada 11 o es desviado por el desviador 27 en una direccion 31, 32 que no es radial, es decir, una direccion 31, 32 que no es paralela a los radios respectivos R1, R2. En particular, la direccion 32 en la que se desvfa el gas mediante el desviador 32 es perpendicular al radio R1, es decir, paralela a una direccion T1, que representa una lfnea tangencial a una circunferencia que tiene un radio R1 y un centro C. Se conoce esta direccion como “tangencial”.

La direccion 31 de inyeccion del gas a traves de la entrada 11 esta inclinada un angulo p con respecto a la direccion tangencial relevante T2. Segun se ha mencionado, segun un aspecto preferente, las direcciones 31, 32 son “tangenciales” con el significado definido anteriormente, es decir, perpendicular a los radios relevantes R1, R2.

Sin embargo, se contempla un angulo entre la direccion “tangencial” T1, T2 y la direccion 31, 32 de desviacion de inyeccion del gas. Preferentemente, tal angulo p es, inferior a 60°.

La direccion “tangencial”, o no radial, del gas que sale de la entrada 11 o del desviador 27 impactara en las paredes divisorias 15 de la camara de entrada y el flujo resultante de gas adquirira el movimiento requerido. Por lo tanto, las paredes divisorias 15 cooperan con las una o mas entradas 11, 21 y/o los uno o mas desviadores 27a, 27b para crear un movimiento vorticial en el interior de un elemento estructural 3, 4. En el procedimiento de operacion de la primera realizacion de las Figuras 1 - 5, se introduce un gas 6 que ha de ser permeado a presion inclinado un angulo no nulo de inclinacion inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra la membrana plana 2 a traves de las entradas 21 al interior de la camara intermedia anular 24 del primer elemento 3.

En el caso de desviadores 27a, 27b de fluido en el primer elemento 3, se imparte tal inclinacion no nula al fluido por medio de los desviadores 27a, 27b.

La inyeccion 31/desviacion 32 del gas 6 realizada por las entradas 21/desviadores 27a, 27b, preferentemente en cooperacion con las paredes divisorias 15 de las camaras 23, 24, 25, permite la creacion de un movimiento vorticial en el interior del primer elemento, sustancialmente en toda la superficie de la membrana.

El movimiento vorticial citado permite reducir el grosor de la capa limite encima de la membrana 2, promoviendo, por lo tanto, la operacion de la membrana 2.

Debido a la forma de las camaras 23, 24, 25, y tambien a la inclinacion de las entradas 21, se genera un movimiento vorticial en el interior del primer elemento 3 al menos en la membrana. La accion de la membrana 2 separa de una forma conocida una porcion del gas 6 que ha de ser permeado. Dicha porcion del gas es el gas que ha de obtenerse al final del procedimiento, es decir, el gas permeado 7, que es liberado, por lo tanto, de la membrana al interior del segundo elemento 4. El gas 6 que ha de ser permeado es expulsado, por lo tanto, del primer elemento 3 a traves de las salidas 22, o de la camara central 23 y de la camara anular externa 25.

Una vez que el gas permeado 7 ha sido separado del gas 6 que ha de ser permeado mediante la accion de la membrana 2, debe ser extrafdo del segundo elemento estructural.

Para dicho proposito, se inyecta un gas portador a traves de las entradas 11 del segundo elemento 4. En la realizacion mostrada, el gas portador es igual al gas permeado 7 y proviene, presurizado, de una reserva externa no mostrada en las Figuras.

Al igual que en el primer elemento 3, el gas permeado 7 en el elemento estructural 4 puede ser retirado del area encima de la membrana 2 mediante la inclinacion de las entradas 11 que inyectan el gas a lo largo de la inclinacion a requerida, y/o mediante desviadores 27a, 27b de fluido que desvfan el fluido procedente de las entradas hasta la inclinacion a apropiada mencionada anteriormente.

En vez del gas permeado 7, es posible inyectar un gas que no se une molecularmente con el gas permeado 7, normalmente un gas inerte.

Por lo tanto, se inyecta el gas portador, o el gas permeado 7 o un gas inerte, desde una reserva externa al interior de la camara intermedia anular 9, de forma que se expulse de las camaras 8 y 10, a traves de las salidas 12, el gas permeado 7 obtenido durante el procedimiento.

Para facilitar la accion de la membrana 2, es preferible diferenciar las presiones entre los dos elementos 3, 4, en particular es preferible tener una presion mas baja en el segundo elemento 4, o en el area que contiene el gas permeado 7.

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El procedimiento descrito anteriormente tambien se aplica, con evidentes modificaciones, a la realizacion que comprende 2 camaras y/o un numero inferior de entradas y/o de salidas. En lo que concierne a la realizacion de la Figura 6, el procedimiento de expulsion del gas permeado del elemento 4' es analogo al procedimiento descrito anteriormente que concierne el elemento 4 de la primera realizacion.

Sin embargo, la alimentacion del gas que ha de ser permeado es distinta. En la presente realizacion, el gas que ha de ser permeado fluye libremente en una direccion principalmente paralela al plano de la membrana 2'.

El area central 29, definida por la pared 28, forma una depresion cerca de la membrana 2' que altera el flujo del gas que ha de ser permeado, creando un movimiento vorticial cerca de la membrana. Dicha solucion es menos eficaz que la disposicion de camaras, pero permite compartir el mismo flujo de gas que ha de ser permeado entre varios sistemas 1 segun la invencion.

La configuracion de multiples camaras, con referencia particular a la configuracion de tres camaras, ha demostrado ser particularmente eficaz en la reduccion de esfuerzos en la porcion mas externa de la membrana 2, 2', o en el area cerca de las juntas 17, 17'. Mediante un soporte logico de simulacion fluidodinamica numerica, se ha determinado que la geometrfa de la presente invencion permite un aumento en la velocidad tangencial del fluido en el area mas externa de la superficie de la membrana 2, 2', que en la configuracion de tres camaras coincide sustancialmente con la prolongacion de la camara anular mas externa en la membrana. Como es sabido, dicha situacion tiene como resultado una reduccion en la presion estatica en el area correspondiente de la membrana 2, 2'.

En particular, se ha notado que la velocidad en la superficie de la membrana cerca de la camara anular mas externa alcanza valores iguales o superiores al 50% del valor maximo de velocidad registrado en las camaras del sistema, alcanzandose dicho valor maximo cerca de la abertura de las salidas 12, 12', 22 en el interior de los elementos estructurales 3, 4', 4.

En ultimo lugar, a continuacion se proporcionan algunos valores caracterfsticos del procedimiento.

La presion del gas 6 que ha de ser permeado se encuentra en el intervalo de 10 a 5000 kPa, preferentemente 500 a 5000 kPa; la presion del gas permeado 7 inyectado en el sistema es, preferentemente, inferior a la presion del gas 6 que ha de ser permeado y, en particular, la presion del gas permeado 7 es inferior a 4900 kPa, preferentemente, en el intervalo de 50 a 4900 kPa. La temperatura operativa es inferior a 1100°C y, preferentemente, entre 450°C y 950°C.

Ahora, se ejemplificara la invencion con referencia al siguiente ejemplo no limitante.

Ejemplo 1

A modo de ejemplo, se proporcionan a continuacion, los datos del sistema en funcion del uso de la membrana selectiva para gas, utilizada para lograr los objetivos de las reivindicaciones de la presente patente.

El sistema en cuestion consiste en una membrana solida con una geometrfa circular plana, con un diametro de 80 mm y un grosor de 2 mm. El radio de la camara cilfndrica con seccion circular central 8 es de 11 mm. El radio externo de la camara anular 10 es de 33 mm, mientras que los radios interno y externo de la camara anular 9 de entrada de gas son de 13 mm y de 23 mm, respectivamente. La altura de las paredes de las camaras 15 es de 10 mm y la altura de la seccion para el paso del fluido a traves de la membrana D es de 3 mm.

Segun se ha descrito, dichas dimensiones geometricas son identicas para el elemento 4.

Se llevaron a cabo los calculos termofluidodinamicos para la optimizacion del sistema con un caudal de 15 l/min, una presion absoluta media del gas que ha de ser permeado de 1100 kPa y una presion absoluta media del gas permeado de 100 kPa. Ambos gases fueron considerados a una temperatura de 1000°C.

Para llevar a cabo el analisis y la optimizacion subsiguiente del campo de flujo y el analisis de las propiedades termofluidodinamicas del flujo en el interior de las camaras para el suministro de la mezcla de gas 6 que ha ser permeado y del gas permeado 7 de extraccion, se utilizaron programas de simulacion conocidos en la tecnica y disponibles comercialmente. Un programa adecuado es el modulo Flow Simulation del soporte logico Solidworks de Dassault Systemes.

Dicho modulo permite la realizacion de simulaciones termofluidodinamicas numericas de sistemas reales con un nivel elevado de complejidad, empezando con la geometrfa del sistema disenada por medio del soporte logico Solidworks.

El modulo Flow Simulation permite que se realicen dichas simulaciones numericas resolviendo las ecuaciones de conservacion del caudal, de cantidad de movimiento y de energfa para flujos reales, es decir, teniendo en cuenta tanto los flujos de elevada turbulencia, como los flujos que rodean superficies caracterizadas por la aspereza de la superficie y flujos sujetos a variaciones en temperatura debidas al efecto del fenomeno de intercambio termico. Dichas ecuaciones utilizadas en las etapas de calculo numerico, que son utilizadas por el soporte logico comun de

simulacion numerica en el estado de la tecnica, estan definidas por la aplicacion de los principios primero y segundo de termodinamica que se encuentran en la base de los procedimientos termofluidodinamicos.

El modulo Flow Simulation permite llevar a cabo las simulaciones termofluidodinamicas mencionadas anteriormente configurando condiciones limite especfficas necesarias para llevar a cabo las simulaciones.

5 En particular, en el caso especffico del calculo llevado a cabo con respecto a los recipientes de la mezcla de gas que ha de ser permeado y del gas de ventilacion para la extraccion del gas permeado, se establecieron las siguientes condiciones limite:

a) condicion limite de entrada: caudal de entrada del sistema. Para la simulacion del campo de flujo y la consiguiente optimizacion termofluidodinamica del sistema objeto de la patente, se utilizo un caudal de 15 l/min a la

10 temperatura de entrada de la mezcla de gas que ha de ser permeado.

b) condicion limite de entrada: temperatura del flujo de entrada del sistema, igual a 1000°C en las simulaciones llevadas a cabo.

15 c) condiciones limite de salida: presion de salida del sistema, aproximadamente 1100 kPa. Se optimizo dicho valor para obtener el valor de la presion absoluta de la mezcla de gas que ha de ser permeado de 1100 kPa en la superficie de la membrana de separacion.

d) condicion limite en las superficies del sistema: aspereza de la superficie para la simulacion de las condiciones 20 reales de flujo.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema para la separacion de un gas (6, 7), que comprende una membrana plana (2) de permeacion del gas sujeta entre un primer elemento estructural (3) y un segundo elemento estructural (4), separando dicha membrana plana (2) de permeacion un primer entorno que contiene el gas (6) que ha de ser permeado, de un segundo entorno que contiene el gas permeado (7), comprendiendo dichos elementos estructurales primero y segundo (3, 4) medios para crear un movimiento vorticial al menos en una superficie con respecto a dicha membrana (2) de permeacion, caracterizado porque al menos un elemento estructural (3, 4) esta dotado de al menos dos camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) dispuestas una dentro de otra, y separadas de la membrana para proporcionar una comunicacion flufdica mutua al menos en las inmediaciones de dicha membrana (2), comprendiendo dichas camaras al menos una camara (8, 23) de entrada que tiene al menos una entrada (11, 21) y al menos una camara (9, 10, 24, 25) de salida que tiene al menos una salida (12, 22) para el gas (6, 7), una camara (8, 9, 10, 23, 24, 25) dotada de una entrada (11, 21) que esta libre de salidas (12, 22), donde dichos medios para crear un vortice comprenden al menos uno de: una entrada (11, 21) de una camara (8, 23) de entrada, inclinada un angulo no nulo (a) de inclinacion inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra dicha membrana plana (2); un desviador de gas inclinado un angulo no nulo (a) de inclinacion inferior a 90° con respecto al plano en el que se encuentra dicha membrana plana (2); o una combinacion de los mismos.
2. 2. El sistema segun se reivindica en la reivindicacion 1, en el que ambos elementos estructurales referidos (3, 4) estan dotados de dichas al menos dos camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25).
3. 3. El sistema segun se reivindica en la reivindicacion 1 o 2, en el que el elemento estructural o los elementos estructurales (3, 4) dotados de dichas camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) tienen una geometrfa prismatica o cilfndrica.
4. 4. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que hay presentes tres de las referidas camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25).
5. 5. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que dichos desviadores de fluido comprenden alabes, aletas, o superficies aerodinamicas aptos para desviar el gas.
6. 6. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que dichos desviadores de fluido son integrales a una de las camaras.
7. 7. El sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos desviadores de fluido estan separados de dicha membrana plana.
8. 8. El sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos desviadores de fluido estan alojados en el interior de una de dichas camaras de entrada.
9. 9. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que dicho angulo de inclinacion se encuentra entre 20° y 60°.
10. 10. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que dichas camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) son concentricas.
11. 11. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que al menos una de dichas camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) es anular.
12. 12. El sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la geometrfa y la disposicion de las camaras en los elementos estructurales (3, 4) son simetricas entre si con respecto a la membrana.
13. 13. Un procedimiento para la separacion de gas (6, 7) mediante un sistema (1) segun cualquier reivindicacion 1 a 10, en el que una membrana plana (2) de permeacion sujeta entre dos elementos estructurales (3, 4) permite el paso selectivo de gas (6, 7) desde un primer entorno hasta un segundo entorno, caracterizado porque, en al menos un elemento estructural (3, 4), el gas (6, 7) entra en al menos una camara (8, 9, 10, 23, 24, 25) de entrada y sale de al menos una camara (8, 9, 10, 23, 24, 25) de salida, siendo dichas camaras (8, 9, 10, 23, 24, 25) distintas entre si, estando dispuestas una dentro de la otra y estando separadas (D) de dicha membrana para proporcionar una comunicacion flufdica entre sf al menos en las inmediaciones de dicha membrana (2), en el que se desvfa dicho gas (6, 7) a una inclinacion no nula inferior a 90° con respecto a la membrana plana, por medio de al menos uno de una entrada (11, 21) o de desviadores de fluido, o una combinacion de los mismos.
14. 14. El procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que existe una diferencia de presion entre el gas (6) que ha de ser permeado y el gas permeado (7).
15. 15. Un procedimiento segun la reivindicacion 13 o 14, en el que las paredes divisorias (15) de las camaras cooperan con las una o mas entradas (11, 21) y/o con uno o mas desviadores (27a, 27b) para crear un movimiento vorticial en el interior de un elemento estructural (3, 4).