ES2729212T3

ES2729212T3 - Dispositivo y su uso para tratamiento UV de fluidos

Info

Publication number: ES2729212T3
Application number: ES16738656T
Authority: ES
Inventors: Andreas Manfred Kolch; Dirk Paulsmeyer; Hongbin Xu
Original assignee: Hytecon AG
Current assignee: Hytecon AG
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-05-05
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-05-05
Also published as: US20190276337A1; PT3227237T; CN107108274A; HRP20190951T1; US10570030B2; HUE043640T2; KR102102514B1; KR20170080679A; DE102015115713A1; CN107108274B; WO2017045662A1; EP3227237B1; EP3227237A1; JP6745270B2; JP2018532568A; DK3227237T3; US10377644B2; SI3227237T1; US20170305762A1; LT3227237T

Abstract

Dispositivo de tratamiento de fluidos del tipo de líquidos o gases, que consta de una carcasa de flujo (11) con una tapa (12), una entrada (13), un recinto de reactor (14) con paredes interiores (15) y una salida (16), y con fuentes de radiación LED UV (7) dirigidas hacia el recinto (14) del reactor, así como con un suministro de corriente para éstas, caracterizado por que - el recinto (14) del reactor está constituido por un recinto interior cilíndrico con paredes interiores (15) circundantes del mismo, - su tapa (12) cubre el recinto cilíndrico (14) del reactor, el cual está dispuesto sobre o en la carcasa de flujo (11), - las fuentes de radiación (7) están inmovilizadas sobre o en la tapa (12), la cual forma paredes parciales de la superficie interior (15), y - el recinto interior cilíndrico está provisto de una configuración reotécnica con superficies de guía de fluido (19) en la entrada (13), que dejan que entre tangencialmente el fluido en las proximidades del fondo, y de un tubo (20) dispuesto como salida (16) en el centro del recinto (14) del reactor, cuyo tubo se extiende en dirección a las fuentes de radiación (7) y termina delante de ellas, con lo que se puede imprimir por la configuración reotécnica un torbellino de fluido rotativo (18) a un fluido circulante, y las fuentes de radiación (7) están orientadas de modo que puedan irradiar en dirección lateral, con lo que al menos una corriente parcial del fluido en el torbellino de fluido (18) puede conducirse varias veces por delante de las fuentes de radiación (7) antes de abandonar el recinto (14) del reactor

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y su uso para tratamiento UV de fluidos

La invención concierne a un dispositivo y su uso para tratamiento de fluidos, como líquidos o gases, según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 15.

Antecedentes

Es conocido un sistema de depuración de fluidos, documento WO 2014 171 886 A1, que se basa en fuentes de radiación con LEDs UV, pero las cuales están dispuestas alrededor de un tubo, lo que trae consigo la desventaja de que el fluido que fluye por el tubo puede circular solamente una vez por delante de cada fuente de radiación, aun cuando el flujo sea de naturaleza turbulenta, con lo que, para lograr una acción de depuración suficientemente grande, se tiene que disponer una multiplicidad de fuentes de radiación colocadas una tras otra y distribuidas por varios lados en el perímetro del tubo.

El documento US 2014030 144 A1 concierne a un dispositivo y a un procedimiento de esterilización y desinfección de aire con un módulo de electrónica y de control, un equipo para aspirar aire del ambiente hacia el dispositivo, una cámara de conducción de aire y una carcasa. El equipo de aspiración de aire del ambiente hacia el dispositivo moviliza agentes patógenos latentes en el ambiente y los arrastra hacia el dispositivo para su esterilización y desinfección. La cámara de conducción de aire cuida de que los agentes patógenos portados por el aire se expongan a radiación UV por medio de LEDs UV con una dosis suficiente para atravesar las paredes de las células y destruir los patógenos. El módulo de electrónica y de control produce la alimentación del dispositivo y lo acopla con los componentes electrónicos.

El documento CN 201 362628 Y divulga un dispositivo de tratamiento de agua con membrana de ósmosis inversa para protección contra contaminación microbiana, que comprende un depósito de agua, una bomba de agua natural, un filtro de arena, un filtro de carbón activo, un plastificante, un filtro de cartucho, una bomba de alta presión, una membrana de ósmosis inversa y un tanque de agua producto. En el dispositivo de tratamiento de agua está dispuesto un esterilizador entre el filtro de cartucho y la bomba de alta presión. Dado que el esterilizador con la cooperación de luz ultravioleta y componentes antibacterianos inorgánicos está dispuesto entre el filtro de cartucho y la bomba de alta presión según el estado de la técnica, se pueden aniquilar microorganismos contenidos en el agua natural después del tratamiento primario haciendo uso de la cooperación de la luz ultravioleta y los componentes antibacterianos inorgánicos, con lo que se reducen enormemente el contenido de microorganismos en el agua que se descarga por una salida del tubo de esterilización en forma de espiral, se reduce la contaminación de los microorganismos de la membrana ósmosis inversa, se prolonga la vida útil de la membrana de ósmosis inversa, se disminuyen los costes de obtención de productos de agua y se mejora la calidad de los productos de agua.

El documento EP 2829 518 A1 concierne a un sistema de depuración de agua portátil por medio de LEDs UV. El sistema de depuración de agua portátil comprende un elemento de soporte, una multiplicidad de LEDs que están montados sobre la superficie del elemento de soporte, un filtro fijo que está provisto de un paso en el que se introduce el elemento de soporte, y una cubierta que está montada en un extremo del filtro fijo para sellar el paso de dicho filtro fijo.

Sumario

El problema de la invención consiste en proporcionar un dispositivo y su uso para tratamiento de fluidos que logren la misma capacidad de depuración o una capacidad de depuración mejorada con un coste técnico considerablemente menor y requieran entonces un espacio de montaje considerablemente mejor y una reducida potencia eléctrica.

Se ha creado como solución un dispositivo conforme a la reivindicación 1. La reivindicación 15 concierne al uso del dispositivo.

La configuración ventajosa de la carcasa de flujo del dispositivo con un torbellino de fluido generado en ella logra, en comparación con un tiempo de flujo en principio necesario de un fluido desde la entrada hasta la salida, un tiempo de estancia claramente incrementado en el recinto del reactor, con lo que se puede aplicar así una dosis de UV claramente incrementada a los distintos constituyentes del fluido.

Por tanto, la presente invención no aprovecha la reflexión de la radiación UV en las paredes interiores del reactor como elemento decisivo de su función, cuya acción está igualmente presente de forma natural y la cual se aprovecha también de manera constructivamente optimizada, sino que se orienta especialmente a transportar el fluido con la mayor frecuencia posible y la mayor proximidad posible hacia la zona de irradiación más efectiva en el recinto del reactor, conduciéndolo lo más cerca posible por delante de las fuentes de radiación, lo que se materializa de manera sencilla y efectiva por medio del torbellino de fluido rotativo generado entre la entrada y la salida del recinto del reactor.

Otras ejecuciones ventajosas del objeto de la invención se obtienen con las reivindicaciones subordinadas y en combinación con éstas.

Conforme a un ejemplo no perteneciente a la invención, la configuración reotécnica consiste en unas estructuras internas en forma de superficies de guía de fluido dispuestas en la entrada y/o la salida de modo que resulte una construcción en la que el agua se conduzca, por ejemplo después de su entrada desde abajo, primero horizontalmente según un ángulo de 90° a lo largo de una pared interior inferior y luego hacia arriba en una pared lateral vertical, siga allí a lo largo del lado inferior de una tapa y después continúe hasta la pared lateral opuesta, pase desde allí hacia abajo y retorne a una posición horizontal paralela a la dirección de entrada desviada del fluido, en donde dicha agua se mezcla con fluido recién añadido, con lo que se fuerza una rotación del fluido alrededor de un eje horizontal antes de que el fluido pueda circular en 180° por un canto de una superficie de guía de fluido dispuesta en la salida en sentido contrario a la dirección de flujo principal tangencial del torbellino de fluido y pueda salir del recinto del reactor por la salida en ángulo recto con la entrada.

En una forma de realización con un recinto de reactor cilíndrico y una forma exterior de la carcasa de flujo de cualquiera configuración, por ejemplo cilíndrica o cúbica, están previstas en la entrada unas superficies de guía de fluido que hacen que el fluido entre tangencialmente en las proximidades del fondo, con lo que se fuerza aquí también nuevamente una rotación, estando dispuesta en la salida, en el centro del recinto del reactor, una superficie de guía de fluido configurada como un tubo que se extiende en dirección a las fuentes de radiación y termina delante de ellas y a través del cual puede descargarse el fluido después de formar varios remolinos.

El recinto del reactor del dispositivo está cubierto aquí por una tapa que está dispuesta paralela o tangencialmente a la superficie periférica del torbellino de fluido, en posición lateral con respecto a la carcasa de flujo o por encima de la misma, estando inmovilizadas las fuentes de radiación en la tapa sencilla de desmontar, con lo que estas fuentes pueden alcanzarse bien y pueden intercambiarse y/o limpiarse fácilmente para fines de mantenimiento. A este fin, la carcasa de la junta y la tapa están provistas ventajosamente de roscas interiores y exteriores contrapuestas y también de juntas y superficies de sellado, con lo que están concebidas de manera pueden atornillarse una con otra de manera hermética a la presión.

Según una ejecución especialmente preferida del objeto de la invención, algunas o varias fuentes de radiación están dispuestas sobre tarjetas enchufables individuales que pueden presentar, por ejemplo, aproximadamente el tamaño de tarjetas SD, estando previstos en la tapa y, en su caso, adicionalmente en la carcasa de fluido unos lugares de enchufado para tales tarjetas enchufables que están equipados con contactos para el suministro de corriente a las fuentes de radiación, con lo que se puede efectuarse de manera sencilla un cambio o adaptación de las fuentes de radiación con otros datos de potencia o longitudes de onda.

Ventajosamente, al menos las configuraciones reotécnicas o bien otras partes de la superficie del recinto del reactor son de aluminio PTFE o dióxido de titanio o bien están revestidas con éstos, y así se puede efectuar adicionalmente en el recinto del reactor una autolimpieza fotocatalítica, con lo que se suprime la necesidad de una frecuente limpieza o bien, en caso contrario, se pueden prolongar sensiblemente los intervalos de limpieza necesarios.

En otra forma de realización preferida de la invención se ha dispuesto en el recinto del reactor al menos un sensor de medida para medir parámetros de calidad del fluido, con lo que, por ejemplo, se pueden leer los valores de desinfección logrados y eventualmente se pueden desconectar o añadir fuentes de radiación, y así se puede reaccionar a la calidad del agua y se puede obtener también una mayor rentabilidad de la energía que se debe utilizar, sin derrocharla ineficazmente debido a la utilización de dosis de radiación innecesariamente elevadas en el caso de fluidos limpios circulantes.

Asimismo, tales sensores de medida pueden estar ventajosamente conectados en red con un equipo técnico doméstico controlado por ordenador, con lo que, por ejemplo, las fuentes de radiación UV pueden ponerse en servicio con o sin flujo de fluido activo y con potencias de radiación constantes, diferentes o cambiantes, por ejemplo para contrarrestar deliberadamente un crecimiento de legionella.

De manera especialmente ventajosa, la carcasa de flujo está configurada exteriormente en forma de un cubo o un cilindro, con lo que, para aumentar la potencia, se pueden combinar de una manera sencilla varios cubos o cilindros idénticos y/o, para ampliar el tratamiento del fluido, se pueden combinar cubos o cilindros con otros elementos de tratamiento, como carbón activo, filtros de partículas o intercambiadores iónicos, para obtener paralelepípedos o cilindros yuxtapuestos de mayor longitud o altura.

Según una ejecución especialmente preferida del dispositivo de la invención, éste está dispuesto directamente debajo o encima de una mesa, delante o en un punto de consumo final, por ejemplo un punto de toma de agua potable en el “Point-of-Use” (POU), es decir, en un grifo de agua, o de manera especialmente preferida puede estar configurado incluso como parte de una grifería de salida, de modo que el consumidor final pueda estar seguro de poder beber sin reparo el agua tomada y recién descontaminada.

Es también ventajoso que el dispositivo pueda presentar una conexión para aporte de peróxido de hidrógeno u ozono a fin de poder realizar otros pasos de tratamiento en el fluido circulante.

En una ejecución ventajosa de la invención se ha dispuesto una célula solar sobre una superficie libre dirigida hacia arriba y/o hacia fuera de la carcasa de flujo o de la tapa, con lo que el dispositivo funciona también sin alimentación de corriente externa, siendo más ventajoso que en la carcasa de flujo y/o en la tapa pueda estar dispuesto al menos un acumulador de energía eléctrica para suministrar energía a las fuentes de radiación, por medio del cual se pueda mantener el dispositivo en estado apto para funcionar incluso durante la noche. Un dispositivo de visualización dispuesto en la carcasa de flujo y/o en la tapa proporciona ventajosamente la información del usuario sobre el estado de servicio del dispositivo, indicando si éste es hecho funcionar, por ejemplo, precisamente con una alimentación externa o por medio de baterías o bien en qué en estado de carga se encuentran los acumuladores eléctricos.

En conjunto, el dispositivo descrito se puede emplear para realizar un procedimiento ventajoso de tratamiento de fluidos en el que se imprime al fluido en el recinto del reactor un movimiento de torbellino y, antes de alcanzar la salida, se conduce el fluido varios veces por delante de las fuentes de radiación y cerca de ellas, con lo que es ya suficiente un pequeño número de potentes fuentes de radiación para poder lograr, por ejemplo, una calidad deseada de una desinfección, por ejemplo una amplia aniquilación de bacterias, virus y parásitos.

A continuación, se describe un ejemplo de realización de la invención con ayuda de un dibujo. Muestran:

La figura 1, un croquis de principio de un ejemplo no perteneciente a la invención, en corte,

La figura 2, un croquis de principio de una forma de realización, en corte,

La figura 3, un croquis de principio del dispositivo con células solar y acumulador eléctrico, en corte parcial, y La figura 4, un croquis de principio del dispositivo integrado en una grifería de salida.

El dispositivo mostrado para tratamiento de fluidos está constituido por una carcasa de flujo 1; 11 aquí cúbica o cilíndrica, pero realizable también en forma de paralelepípedo o en cualquier forma volumétrica exterior, con una tapa 2; 12 y con una entrada 3; 13 desde abajo, y en el ejemplo no perteneciente a la invención una salida 6 acodada en 90° con respecto a la misma o, en la forma de realización, con una salida 16 dirigida hacia abajo y unas paredes interiores 5; 15, estando dispuestas en la tapa 2; 12, dentro del fluido, unas fuentes de radiación LED UV 7 dirigidas hacia dentro del recinto 4; 14 del reactor, las cuales están colocadas sobre tarjetas enchufables 11 que pueden cambiarse individualmente y que con solo, por ejemplo, 24 x 32 x 2 mm presentan aproximadamente el tamaño de las tarjetas SD actualmente corrientes.

Detrás de la entrada 3; 13 y antes de la salida 6; 16 el dispositivo está equipado con superficies de guía de flujo 9, 10; 19; 20 que generan en el recinto 4 del reactor del ejemplo no perteneciente a la invención un torbellino de fluido horizontal 8 y, en el recinto 14 del reactor de la forma de realización, un torbellino de fluido vertical 18, pudiendo ser el propio fluido de naturaleza líquida o gaseosa y estando prevista como líquido preferiblemente agua potable, si bien se pueden tratar también otros alimentos líquidos, cosméticos o sustancias oleosas, y lo mismo ocurre con fluidos gaseosos como aire de salida, aire de alimentación o aire ambiente, que se someten a una desinfección especial.

En el caso de un torbellino de fluido vertical 8 del ejemplo no perteneciente a la invención, representado en la figura 1, con una toma de fluido transversal a su eje de giro, es imaginable también realizar una toma de fluido coaxialmente en la dirección de un eje de giro del torbellino de fluido 8, tal como se representa, por ejemplo, para la forma de realización en la figura 2, con lo que la toma, como se representa en la figura 1, se efectúa desde una parte del torbellino de fluido 8 que fluye tangencial o paralelamente a la pared interior 5 a través de la superficie de guía de fluido 10 dispuesta delante de la salida 6 y se desvía desde allí en 180° para ser derivada seguidamente de nuevo en 90° y volver a la salida 6.

En el recinto cilíndrico 14 del reactor de la forma de realización se alimenta tangencialmente el fluido en la zona del fondo a través de la superficie de guía de fluido 19 y se genera un torbellino de fluido vertical 18 que forma remolino alrededor de una chapa de guía de fluido tubular 20 dispuesta axialmente en el centro del torbellino de fluido y se conduce allí inicialmente el fluido hacia la salida 16 en la zona superior, pero antes se le mueve varias veces por debajo y por delante de las fuentes de radiación UV colocadas en la tapa 12, directamente en el fluido, y generadoras de radiación en su lado frontal hacia el recinto 14 del reactor. Como alternativa o adicionalmente, se pueden utilizar también aquí fuentes de radiación UV que irradien en dirección radial o bien desde el lado frontal opuesto, pero éstas no se han representado en el dibujo.

Las configuraciones reotécnicas en forma de superficies de guía de fluido 9; 10; 19; 20 pueden estar configuradas como simples insertos en la carcasa de flujo 1; 11 construida como un cubo o un cilindro, los cuales pueden consistir en aluminio, PTFE o dióxido de titanio o bien están revestidos con estos materiales.

Gracias a la disposición a 90° de la entrada 3 y la salida 4 para el fluido de la carcasa de flujo 1 del ejemplo se pueden combinar varios cubos uno con otro, por ejemplo para aumentar la cantidad del fluido a tratar y/o para combinar diferentes pasos de tratamiento, pudiendo conectarse en serie uno tras otro, por ejemplo, cubos con filtros de carbón activo o de partículas, tal como se representa en la figura 4. La carcasa de flujo 1 del dispositivo de la invención forma entonces un cubo principal que está equipado con un suministro de corriente y al que se pueden conectar otros cubos que no necesitan una conexión de corriente propia.

Asimismo, se pueden disponer también varias carcasas de flujo activas 1; 11 una tras otra o una al lado de otra, poseyendo ciertamente la forma de realización recintos de reactor cilíndricos 14, pero pudiendo presentar también dimensiones exteriores de forma cúbica o paralelepipédica y entradas 13 y salidas 16 correspondientemente guiadas en ellas, con lo que las carcasas de flujo 11 de la forma de realización pueden ensamblarse también una con otra o con otras carcasas de flujo de pasos de tratamiento complementarios.

La tapa 2; 12 de una carcasa de flujo 1; 11 está provista, como se muestra en la figura 3, de una célula solar 25 sobre una superficie libre dirigida hacia arriba, e igualmente están dispuestos en la tapa 2; 12 unos acumuladores de energía eléctrica para el suministro de energía a las fuentes de radiación 7.

La figura 4 muestra una combinación de tres carcasas de flujo 1; 11a disponer sobre una mesa con un dispositivo de visualización 27 dispuesto en una carcasa de flujo 1; 11 para indicar el estado de funcionamiento del dispositivo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de tratamiento de fluidos del tipo de líquidos o gases, que consta de una carcasa de flujo (11) con una tapa (12), una entrada (13), un recinto de reactor (14) con paredes interiores (15) y una salida (16), y con fuentes de radiación LED UV (7) dirigidas hacia el recinto (14) del reactor, así como con un suministro de corriente para éstas, caracterizado por que

- el recinto (14) del reactor está constituido por un recinto interior cilíndrico con paredes interiores (15) circundantes del mismo,

- su tapa (12) cubre el recinto cilíndrico (14) del reactor, el cual está dispuesto sobre o en la carcasa de flujo (11), - las fuentes de radiación (7) están inmovilizadas sobre o en la tapa (12), la cual forma paredes parciales de la superficie interior (15), y

- el recinto interior cilíndrico está provisto de una configuración reotécnica con superficies de guía de fluido (19) en la entrada (13), que dejan que entre tangencialmente el fluido en las proximidades del fondo, y de un tubo (20) dispuesto como salida (16) en el centro del recinto (14) del reactor, cuyo tubo se extiende en dirección a las fuentes de radiación (7) y termina delante de ellas, con lo que se puede imprimir por la configuración reotécnica un torbellino de fluido rotativo (18) a un fluido circulante, y las fuentes de radiación (7) están orientadas de modo que puedan irradiar en dirección lateral, con lo que al menos una corriente parcial del fluido en el torbellino de fluido (18) puede conducirse varias veces por delante de las fuentes de radiación (7) antes de abandonar el recinto (14) del reactor.

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado por que una o varias fuentes de radiación (7) están dispuestas sobre tarjetas enchufables individuales (17).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que en la tapa (12) están previstos unos lugares de enchufado para las tarjetas enchufables (17) y los lugares de enchufados están equipados con contactos para el suministro de corriente a las fuentes de radiación (7).

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carcasa de flujo (11) y la tapa (12) disponen de roscas interior y exterior contrapuestas, así como de juntas y superficies de sellado, y pueden atornillarse una con otra de manera hermética a la presión y al líquido.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos las configuraciones reotécnicas o bien otras partes de la superficie del recinto (14) del reactor son de aluminio, PTFE o dióxido de titanio o están revestidas con estos materiales, con lo que se puede generar durante el funcionamiento una autolimpieza fotocatalítica permanente.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el recinto (14) del reactor están dispuestos unos sensores de medida (23) para medir parámetros de calidad del fluido.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que los sensores de medida (23) están unidos con un equipo técnico doméstico controlado por ordenador y las fuentes de radiación UV con o sin flujo de fluido activo pueden ser puestas en funcionamiento por este equipo con intensidades de radiación constantes, diferentes o cambiantes.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carcasa de flujo (11) está configurada exteriormente en forma de un cubo o un cilindro.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que, para aumentar la potencia, se pueden combinar uno con otro varios cubos o cilindros idénticos y/o, para ampliar el tratamiento del fluido, se pueden combinar uno con otro cubos o cilindros con otros elementos de tratamiento, como carbón activo, filtros de partículas o intercambiadores iónicos, para obtener paralelepípedos o cilindros de mayor longitud/altura.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está dispuesto debajo o encima de una mesa, directamente delante o en un punto de consumo final de un punto de toma de agua potable en el “Point-of-Use” (POU) o bien está dispuesto como parte de una grifería de salida (26).

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta una conexión (22) para aporte de materias de tratamiento de fluido, como peróxido de hidrógeno u ozono.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está dispuesta una célula solar (25) sobre una superficie libre dirigida hacia arriba y/o hacia fuera de la carcasa de flujo (11) o la tapa (12).

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la carcasa de flujo (11) y/o en la tapa (12) está dispuesto al menos un acumulador de energía eléctrica para suministrar energía a las fuentes de radiación (7).

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la carcasa de flujo (11) y/o en la tapa (12) está dispuesto un dispositivo de visualización para indicar el estado de funcionamiento del dispositivo.

15. Uso del dispositivo de tratamiento de fluidos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se imprime al fluido un movimiento de torbellino en el recinto (14) del rotor, y por que al menos una cantidad parcial del fluido se conduce varias veces por delante de las fuentes de radiación (7) antes de alcanzar la salida (16).