ES2905079T3 - Recipiente para agua y módulo de filtro de fibra hueca para el mismo - Google Patents

Abstract

Cartucho de filtro (10, 101) para un recipiente de almacenamiento de agua (1), comprendiendo el cartucho de filtro una pluralidad de subgrupos (61) de membranas de fibra hueca capilares hidrófilas (611), estando los subgrupos separados uno con respecto a otro para permitir que el agua fluya entre los subgrupos, en el que las membranas de fibra hueca dentro de cada subgrupo están rodeadas por una funda (612) para mantener el subgrupo unido en conjunto en un único haz y las membranas de fibra hueca están rodeadas por un elemento estructural (63) dispuesto para proporcionar soporte estructural alrededor de las membranas de fibra hueca, mientras que permite que el agua penetre a través del elemento estructural para alcanzar las membranas de fibra hueca. en el que el elemento estructural está dispuesto entre un filtro principal (64) y las membranas de fibra hueca, en el que el filtro principal se encuentra alrededor del elemento estructural (63) y el filtro principal está dispuesto para evitar que el limo, la suciedad y el sedimento entren en contacto con las membranas de fibra hueca (611) dentro del elemento estructural (63), en el que las membranas de fibra están o bien (i) encapsuladas en un extremo abierto, selladas y tapadas en un extremo distal o (ii) no están tapadas y están abiertas en ambos extremos y el cartucho está dispuesto de manera que una vez que el agua entra a través de la pared de una membrana de fibra hueca bajo la influencia de un diferencial de presión, se transfiere a lo largo de su estructura similar a un tubo a una salida en el que está previsto un espaciador (62) entre los subgrupos (61) de membranas de filtro (611), presentando el espaciador una parte central circular o hexagonal que rodea un subgrupo central y una serie de radios que sobresalen de manera sustancialmente radial desde la parte central de manera que se mantiene la separación entre unos subgrupos adyacentes (61) de membranas de filtro (611).

Description

DESCRIPCIÓN

Recipiente para agua y módulo de filtro de fibra hueca para el mismo

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un recipiente de agua a granel para eliminar impurezas del agua para proporcionar agua potable estéril y segura a una gran comunidad de personas y a un cartucho de filtro para el recipiente.

Antecedentes de la invención

El agua es pesada. Su entrega incluso en distancias cortas lleva mucho tiempo y resulta costosa. Requiere cadenas logísticas largas o tuberías complejas y costosas para mantener los suministros en ubicaciones remotas. Este problema resulta evidente durante operaciones militares o humanitarias, pero también es relevante para comunidades que viven en ubicaciones remotas de manera permanente.

Si los miembros de una comunidad eligen beber agua del entorno circundante, corren el riesgo de sufrir enfermedades a través de la ingestión de bacterias o virus que viven de manera natural en el agua.

Un problema con el suministro de agua potable limpia a comunidades remotas es el coste y la complejidad de la infraestructura requerida para suministrar agua potable limpia. En muchos países, los gobiernos actúan a expensas de implementar una red de infraestructura nacional con nodos de salida ubicados en cada hogar. Esto proporciona agua potable, de grifo, en todas las residencias. Si bien este es un medio fiable para garantizar que la población reciba agua potable limpia, el coste de instalar esta infraestructura es muy elevado y puede resultar prohibitivo para algunas naciones debido a la falta de financiación disponible. El coste no es la única preocupación. La complejidad del mantenimiento puede ser alta, ya que el suministro de agua potable segura a largas distancias requiere tuberías de muy alto estándar y puede ser necesario un alto grado de mantenimiento para garantizar que no exista contaminación a lo largo de la ruta de suministro a través de la red de suministro. Las redes de suministro de agua limpia existentes requieren no solo una gran red de tuberías, sino también un conjunto de obras hidráulicas a gran escala, que a su vez consumen grandes cantidades de energía para procesar y distribuir el agua. Por tanto, la energía se consume no solo para el procesamiento del agua para dar agua potable limpia, sino también a posteriori para distribuir el agua a presión por toda la red.

Solicitud principal

Los problemas se intensifican aún más en terrenos difíciles, tales como regiones montañosas, junglas y selvas tropicales. En el pasado, los proyectos nacionales de instalación de tuberías se han abandonado, en algunos ejemplos, debido a causas tales como deslizamientos de tierra y terremotos, que dañan repetidamente las tuberías y pueden hacer que la instalación de las tuberías, así como su mantenimiento, sean muy difíciles, incluso casi imposibles.

Estos costes y condiciones difíciles dan como resultado que un mayor número de personas en todo el mundo continúe sufriendo porque los gobiernos nacionales y los proveedores de infraestructura no pueden instalar las redes de distribución que se han utilizado en el pasado para resolver el problema de proporcionar agua potable limpia a comunidades remotas.

La solicitud de patente internacional publicada n.° WO2008/037969 divulga una botella de agua que presenta un filtro de agua que elimina los sedimentos y otros depósitos del agua y presenta una retención superior al 99.9999% de bacterias, quistes, parásitos y hongos, y superior al 99.99% de los virus procedentes del agua.

Los documentos US5221473 A, US5282964 A y WO2005030374 A1 divulgan unos módulos de fibra hueca que presentan subgrupos separados uno con respecto a otro. Los documentos WO03014025 A1, JPH08302762 A, WO2010091467 A l, GB2473256 A y GB2480582 A divulgan unos recipientes con módulos de fibra hueca. El documento JPH1129962 A divulga un dispositivo de suministro de agua de tipo almacenamiento. El documento JPH06327905 divulga un módulo de membrana de desgasificación.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un cartucho de filtro tal como se describe en la reivindicación 1. También se proporciona un recipiente de líquido a granel tal como se describe en la reivindicación 5.

El recipiente de la presente invención proporciona un dispositivo autónomo, potencialmente accionado a mano, de almacenamiento de agua y nanofiltración.

El dispositivo puede contener aproximadamente 750 litros y puede configurarse para contener entre aproximadamente 200 litros y 3000 litros. Debido a las características del diseño del dispositivo y los filtros utilizados en el mismo, el recipiente puede procesar entre uno y dos millones de litros de agua durante su vida normal prevista. Esta vida útil puede extenderse al sustituir los componentes, tales como filtros y/o sellos y otras piezas que pueden sustituirse según sea necesario.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirá en detalle un ejemplo de la invención con referencia a las siguientes figuras, en las que:

la figura 1 muestra una vista externa de un recipiente según la presente invención;

la figura 2 muestra una vista recortada de un recipiente según la presente invención;

la figura 3 muestra una vista externa lateral de un recipiente según la presente invención; y

la figura 4 muestra una segunda vista recortada del recipiente de la presente invención.

la figura 5 muestra un filtro para su utilización en el recipiente de la presente invención; y

la figura 6 muestra detalles internos de un filtro para su utilización en el recipiente de la presente invención.

Descripción detallada

La figura 1 muestra un recipiente 1 según la presente invención, el recipiente está dimensionado para contener suficiente agua para distribuir agua potable a una comunidad local, tal como un pueblo o un sitio industrial. Un tamaño típico del recipiente puede ser de 750 litros. Sin embargo, el tamaño puede encontrarse entre aproximadamente 200 litros y 3000 litros. Esto se denomina en la presente memoria recipiente de agua a granel, ya que el agua se almacena a granel para su distribución a una comunidad. Esto permite el almacenamiento de una cantidad suficiente de agua para que el recipiente no necesite rellenarse de manera excesivamente frecuente. Por ejemplo, es posible que solo sea necesario rellenarlo una vez al día o menos. Esto resulta ventajoso si es necesario llevar agua al recipiente desde una fuente de agua cercana, tal como un río o un lago. El recipiente también puede utilizarse junto con un captador de lluvia, que puede recoger agua de canalones de edificios próximos, por ejemplo. El recipiente no debe ser tan grande como para que una gran masa de agua permanezca sustancialmente estancada en el recipiente, ya que esto puede fomentar el crecimiento bacteriano, particularmente en ambientes cálidos.

El recipiente está equipado con unos conjuntos de válvula 2, que pueden comprender un grifo habitual para su utilización con agua. El grifo puede estar realizado de materiales metálicos o de plásticos moldeados, o de cualquier otro material adecuado. El conjunto de válvula 2 también puede comprender un mecanismo de liberación 21 que puede estar dispuesto para liberar el conjunto de válvula del recipiente para su sustitución o mantenimiento. El mecanismo puede comprender una tapa roscada. El mecanismo 21 puede retirarse del recipiente mediante un mecanismo de liberación de dos etapas. Este mecanismo de liberación de dos etapas puede disponerse para funcionar en una primera etapa de liberación, en la que su sello normalmente operativo se rompe y se permite que el agua se libere del recipiente sin que el mecanismo de liberación y el conjunto de válvula asociado se liberen completamente del recipiente. Esto permite que la presión dentro del recipiente se libere gradualmente, sin que el mecanismo de liberación y cualquier componente unido se expulse a alta velocidad por la presión interna del recipiente. En una segunda etapa de liberación, el conjunto de válvula queda completamente libre del recipiente para su extracción una vez que la presión interna ha caído a un nivel seguro, en el que el conjunto no se expulsará a alta velocidad. El mecanismo de liberación 21 puede configurarse para liberar tanto el conjunto de válvula como un filtro dispuesto en el lado interno del mecanismo de liberación. Esto puede permitir que tanto el conjunto de válvula como el filtro se retiren de una sola vez para mantenimiento, limpieza o sustitución. Este tipo de funcionalidad en dos etapas puede proporcionarse mediante una rosca de tornillo que permite que el fluido pase a lo largo de las roscas cuando se desenrosca por primera vez en una cantidad inicial, y que luego libera todo el conjunto cuando se desenrosca completamente. Una conexión de tipo bayoneta puede funcionar de manera similar. Los conjuntos de válvula pueden ubicarse en un primer lado del recipiente tal como se ilustra, pero también pueden ubicarse en lados opuestos del recipiente, en extremos opuestos de un filtro 10. Esto afectará a la construcción del filtro, tal como se describirá más adelante en relación con el propio filtro.

El recipiente 1 está dispuesto para presurizarse internamente de manera que la presión interna dentro del recipiente 1 favorece que el agua en el interior del recipiente, a través de un filtro unido al interior de cada uno de los conjuntos de válvula 2, salga hacia el exterior del recipiente para su utilización como agua potable.

El recipiente puede comprender una pluralidad de conjuntos de válvula 2, presentando cada uno un mecanismo de liberación independiente 21, aunque una pluralidad de conjuntos de válvula pueden estar dispuestos en cualquier mecanismo de liberación 21. En general, se conecta un único filtro a cada conjunto de válvula 2. Sin embargo, alternativamente, pueden conectarse varios grifos o conjuntos de válvula 2 y estar en comunicación de fluido con cada filtro. Se proporcionan unos medios de presurización de recipiente 3 adyacentes a los conjuntos de válvula, o grifos, en el ejemplo ilustrado. Sin embargo, podrían ubicarse en cualquier lugar del recipiente según sea apropiado. Una ventaja de ubicar los medios de presurización de recipiente adyacentes a los conjuntos de válvula 2 es que un usuario que abre el conjunto de válvula puede hacer funcionar los medios de presurización 3 al mismo tiempo para volver a presurizar el recipiente a medida que el agua escapa a través de los conjuntos de válvula. Los medios de presurización de recipiente 3 pueden adoptar la forma de una bomba manual, de manera que pueda inducirse presión de aire dentro del recipiente mediante la operación manual de la bomba manual. La bomba manual puede estar inclinada en un ángulo de aproximadamente entre 15 grados y 20 grados con respecto al plano de la parte inferior del recipiente. El plano inferior se define como un plano sustancialmente horizontal en el que el recipiente está configurado para permanecer de pie cuando se coloca sobre una superficie o para permanecer en su posición vertical normal para su utilización. Esto elimina la necesidad de cualquier fuente de energía eléctrica o de otro tipo para presurizar el recipiente y distribuir el agua desde el recipiente.

El recipiente 1 presenta una forma sustancialmente capsular. Una forma capsular es la que presenta una cápsula, que comprende un cuerpo sustancialmente cilíndrico, o un cuerpo de lados rectos, que se tapa en cada extremo con una forma sustancialmente semiesférica, tal como puede observarse en la figura 1. El recipiente 1 de la presente invención presenta algunas características adicionales, tales como patas 11 y características de refuerzo y nervaduras 6 y rebajes 9. Sin embargo, tal como puede observarse en las figuras, la forma general del recipiente es sustancialmente capsular o, dicho de otro modo, presenta una forma sustancialmente similar a una cápsula. La forma puede ser la de una cápsula sustancialmente cilíndrica, a la que puede hacerse referencia como capsular de manera sustancialmente cilíndrica. La envuelta exterior del recipiente está dispuesta para ajustarse dentro de una forma cuboide sustancialmente rectangular, cuyas dimensiones se establecen por la altura y la anchura del cuerpo principal capsular del recipiente. Esto puede permitir un fácil transporte del recipiente en forma de cápsula. El recipiente puede estar dispuesto para funcionar a una presión interna de entre 10 kPa (0.1 bares) y 500 kPa (5 bares), preferentemente entre 50 kPa (0.5 bar) y 100 kPa (1 bar). Por tanto, el recipiente puede comprender una parte central sustancialmente cilíndrica 4, acoplada con partes de extremo sustancialmente semiesféricas 5, de manera que el agua y el aire dentro del recipiente pueden mantenerse bajo presión sin una deformación sustancial del recipiente. Esta presurización es inusual en recipientes de distribución de agua, ya que generalmente se permite que el agua fluya hacia fuera a través de grifos o válvulas en recipientes habituales mediante fuerzas de gravedad y, por tanto, la deformación debida a la presión interna no es un problema bien conocido en los recipientes de almacenamiento y distribución de agua potable. Por este mismo motivo, el recipiente de la presente invención puede comprender nervaduras de refuerzo 6 para proporcionar resistencia adicional a la parte central cilíndrica 4. Las partes de extremo semiesféricas 5 también pueden comprender características de refuerzo, tales como nervaduras, escotaduras, rebajes o canales, para impartir resistencia adicional a esas partes del recipiente. Estas características también pueden aplicarse en la parte central 4 del recipiente. El recipiente puede comprender además un punto de conexión de alimentación de agua 7. Este punto de conexión 7 puede estar dispuesto para la conexión de una manguera, que puede alimentar el recipiente con agua, o bien desde un depósito de agua, o directamente desde cualquier sistema de recogida de agua de lluvia, tal como un canalón.

La alimentación del recipiente 1 desde un dispositivo de recogida de agua de primera etapa, tal como un depósito de agua o un colector de lluvia, puede reducir la cantidad de sedimento que se acumula en el recipiente 1, ya que este se depositará inicialmente en el agua en el depósito de agua antes de que el agua se transfiera al recipiente de la invención. La conexión al punto de conexión de alimentación de agua 7 puede ser a través de cualquier medio de conexión de tubería de manguera bien conocido, tal como una conexión de rosca, de tipo bayoneta o cualquier otro medio de conexión de tubería adecuado. El recipiente 1 puede comprender una abertura relativamente grande 8, que proporciona un punto de acceso al recipiente para llenar el recipiente mediante un simple vertido de líquidos desde recipientes tales como cubos o jarras. Esto puede permitir un mayor número de opciones para llenar el recipiente con agua. Después del llenado, la abertura 8 puede cerrarse con una tapa. Este punto de acceso puede comprender un mecanismo de liberación de dos etapas similar al descrito anteriormente en relación con el mecanismo de liberación 21, aunque esta vez puede configurarse para liberar aire en su primera etapa en lugar de agua tal como se describe en relación con el mecanismo 21. Por tanto, puede presentar una zona de flujo más pequeña en su primera etapa de liberación que el mecanismo 21, ya que ese mecanismo puede estar dispuesto para liberar agua, que presenta una densidad y viscosidad más altas que el aire. Cualquiera de los mecanismos de liberación del recipiente 1 puede fijarse adicionalmente en su sitio por un medio de retención secundario dispuesto para evitar la liberación accidental o no autorizada del mecanismo de liberación. Un enclavamiento sencillo, tal como una pinza o abrazadera para evitar la rotación de una rosca de tornillo, puede ser un ejemplo de un medio de retención secundario. Un ejemplo más seguro puede ser un bloqueo mutuo fijado con una llave.

El recipiente puede estar provisto además de por lo menos un rebaje 9 en su lado superior, que puede configurarse para recibir alguna forma de inserto estructural, tal como una base para colocar una plataforma superior en el recipiente. El rebaje 9 puede ser cóncavo y puede presentar unos lados interiores planos, para corresponder con una estructura sustancialmente rectangular realizada de madera u otros materiales estructurales, de modo que la plataforma colocada encima del recipiente se mantiene de manera estable en su lugar. El rebaje es "cóncavo" cuando crea una depresión en la pared del recipiente en la dirección del interior del recipiente, pero puede presentar todavía lados rectos para acomodar la estructura de soporte colocada encima. El rebaje 9 puede comprender un sumidero de drenaje 91 que forma una región de liberación o drenaje de líquido, dispuesta para permitir que el líquido recogido en el rebaje escape cuando el recipiente está dispuesto con el rebaje en su lado superior tal como se ilustra en la figura 1. Esto evita el posible inconveniente de que el agua de lluvia se acumule y se estanque en los rebajes, que se proporcionan principalmente por motivos estructurales. Puede resultar indeseable permitir que el agua se acumule en los mismos por este motivo. Los rebajes de refuerzo previstos en el recipiente también pueden comprender unas regiones de liberación de líquido, o sumideros, dispuestos de manera similar para evitar la acumulación y el estancamiento de lluvia o agua derramada. Además de los sumideros mostrados, tubos, aberturas u orificios de drenaje de cualquier tipo pueden proporcionar esta función.

La figura 2 muestra una vista interna del recipiente de la figura 1, cortada aproximadamente por la mitad. En este caso, pueden observarse las características internas del recipiente. El recipiente presenta unas partes de soporte 11, que pueden ser patas, dispuestas en su lado inferior para soportar el recipiente de manera estable en una superficie sustancialmente plana. Tal como se ilustra en la figura 2, las patas 11 son huecas y su volumen interno forma parte del volumen interno general del recipiente 1. Las patas están dispuestas de manera que su volumen interno forma sustancialmente la parte más baja del recipiente cuando se encuentra en su posición vertical, con las patas dispuestas hacia abajo. Puede formarse un canal de refuerzo 12 en las patas para mejorar la estabilidad y la rigidez de la parte inferior del recipiente. Esto ayuda a mantener el recipiente de manera estable sobre una superficie plana cuando se encuentra bajo presión interna. Se muestra un filtro 10 del recipiente de la presente invención ubicado en un espacio de alojamiento de filtro 13 y se muestran unos espacios de alojamiento de filtro 13 adicionales formados en la pared exterior del recipiente. El filtro 10 y los rebajes de filtro 13 están dispuestos de manera sustancialmente adyacente a la parte inferior del recipiente. Los rebajes 13 pueden estar dispuestos para calzar los filtros 10 a lo largo de la longitud del cuerpo exterior de filtro, de manera que se proporciona soporte sustancialmente a lo largo de la longitud del filtro.

Es posible incorporar una cubierta para proporcionar cierta protección en la parte superior de los filtros para favorecer que las partículas en el agua caigan alrededor y alejándose de los propios filtros en lugar de asentarse encima de los filtros en el recipiente. Un problema que puede producirse cuando se utiliza agua de lluvia o agua recogida localmente en el recipiente de la presente invención es que puede acumularse una cantidad sustancial de sedimento con el tiempo en la parte inferior del recipiente 1. Dado que los filtros también están situados hacia la parte inferior del recipiente 1 con el fin de utilizar de la mejor manera el agua en el recipiente 1 a medida que se vacía, existe un riesgo sustancial de que los filtros se bloqueen por sedimentos y otros sólidos que reposan en la parte inferior del recipiente 1. Para abordar este problema, pueden proporcionarse rebajes de recogida de sólidos 14 para ayudar a guiar sedimentos lejos de los filtros y al interior de las patas 11 del recipiente. Estos rebajes 14 están ubicados en el lado inferior del recipiente y sustancialmente entre el filtro y las patas 11 en una dirección vertical.

Debido al tamaño y la naturaleza del recipiente 1, no resulta práctico girar el recipiente boca abajo para limpiar los sólidos y, por tanto, puede proporcionarse una lumbrera de drenaje en un punto sustancialmente bajo o el más bajo en el recipiente. Este puede estar ubicado, por ejemplo, en cualquiera o ambos de los rebajes de recogida de sólidos 14 y/o en una o ambas patas 11 del recipiente. Es preferible que las lumbreras se ubiquen en la parte más baja del recipiente de modo que los sólidos, que tenderán a acumularse en la parte más baja del recipiente, puedan limpiarse sustancialmente por completo del recipiente. Además, en el punto más bajo del recipiente, la presión del agua debida a la gravedad será máxima, aunque esta presión también incrementará por cualquier presión de aire interna en el recipiente si está sellado.

Dado que el recipiente estará sellado y sometido a presión interna, podría ser necesario incluir una válvula unidireccional en el punto de conexión de alimentación de agua 7, o en cualquier tubería conectada al mismo, de modo que cuando el recipiente se presuriza internamente, la presión simplemente no se escape por ninguna alimentación o manguera conectada a la lumbrera 7.

Las paredes del recipiente pueden presentar una construcción de múltiples capas y las capas a partir de las que se construyen las paredes pueden comprender una, dos o todas de entre: una capa estructural 101; una capa aislante 102; y una capa interna orientada hacia el agua 103. La capa estructural 101 puede construirse a partir de un material que se selecciona principalmente por su resistencia estructural y puede ser una capa protectora realizada de un material fuerte tal como metal o plástico, aunque se prefieren los plásticos. Esto se debe a que tienden a ser más livianos, no se ven sometidos a corrosión y pueden ser menos costosos. La capa 103 puede ser una capa interior, orientada hacia y en contacto con el agua dentro del recipiente 1. Esta capa puede seleccionarse a partir de materiales apropiados para su utilización con agua potable. Estos materiales se conocen como materiales de grado potable y podrían ser un plástico tal como polietileno de alta densidad (HDPE). Esta capa también puede comprender un inhibidor microbiológico, tal como Microban™. Entre las capas 101 y 103 puede colocarse opcionalmente una capa aislante 102, que puede estar realizada de espuma u otro material térmicamente aislante. Esto puede ayudar a proteger el agua dentro del recipiente frente a aumentos de temperatura fuera del recipiente. Esto puede resultar particularmente ventajoso cuando las temperaturas diarias en el entorno en el que se utiliza el recipiente aumentan y, si el agua sellada dentro del recipiente se calentara, esto podría inducir o aumentar el crecimiento bacteriano, lo que podría representar un riesgo para la salud. Esto también puede evitar que el agua en el recipiente se congele, a temperaturas frías, lo cual es ventajoso ya que las membranas en el filtro pueden verse dañadas por temperaturas de congelación.

La figura 3 muestra una vista trasera, o de un segundo lado, del recipiente. El segundo lado o parte trasera del recipiente es opuesto al primer lado o parte delantera del recipiente en el que están ubicados los grifos o medios de válvula 2. El exterior de los rebajes de alojamiento de filtro 13 puede observarse en la pared del recipiente. La figura 3 muestra una serie de ubicaciones opcionales para una lumbrera de drenaje en el recipiente. Puede colocarse en una ubicación en un lado de una pata 11 del recipiente, por ejemplo, en la ubicación 31. Si el contenedor está montado fuera del suelo, entonces la lumbrera puede estar ubicada en un lado inferior de la pata en una ubicación tal como la indicada por 32. Esto es preferible si fuera factible, ya que este es el punto más bajo del recipiente. En general, es preferible ubicar la lumbrera de drenaje en el punto más bajo posible en el recipiente. Alternativamente, las lumbreras de drenaje pueden estar ubicadas en la ubicación 33 en el canal de recogida de sedimentos 14, aunque esto es menos preferido, ya que no es el punto más bajo y no permitirá que la mayor cantidad de suciedad, sólidos o sedimentos se elimine del recipiente.

La figura 4 muestra una vista recortada alternativa del recipiente 1 de la presente invención. El filtro 10 puede estar montado en la parte trasera del conjunto de válvula 2 como una parte formada de una sola pieza con el conjunto, o alternativamente puede estar montado en el rebaje de filtro 13 y mantenerse en su sitio por unos medios de retención independientes. El mecanismo de liberación 21 puede estar configurado para realizar dos funciones de mantener el conjunto de válvula en su lugar y también proporcionar retención mecánica del filtro 10.

Puede observarse el rebaje de recogida de sólidos 14, y puede proporcionar una trayectoria de flujo para los sólidos desde los rebajes de filtro 13 hacia una zona de sumidero ubicada en la pata 11. Puede proporcionarse un soporte, o colgador 15 por debajo del conjunto de válvula 2 para que un usuario cuelgue un cubo u otro recipiente de agua. Pueden proporcionarse otras uniones periféricas, tales como un cabezal de ducha unido al conjunto de válvula 2, y una jabonera dispuesta adyacente al conjunto de válvula 2.

El recipiente de la presente invención también resulta útil para el saneamiento y la limpieza mejorada en las comunidades en las que se utiliza. Proporcionar agua limpia y jabón favorece el lavado y mejora la salud y la higiene en la comunidad.

La figura 5 muestra el cartucho de filtro 101 para su utilización en el recipiente de agua de la presente invención. Se utiliza en la invención y se ubica tal como se ilustra mediante el filtro 10 en las figuras anteriores. El filtro ilustrado puede presentar una forma sustancialmente cilíndrica y puede ajustarse en un rebaje de filtro 13 del recipiente 1.

Los filtros de agua preferidos para su utilización con la presente invención son adecuados para la ultrafiltración: es decir, la eliminación de todas las partículas de un tamaño superior a 0.01 micrómetros. En otra forma de realización preferida, el filtro es adecuado para nanofiltración u ósmosis inversa. Los filtros de ósmosis inversa son capaces de eliminar cualquier cosa (lo que incluye sales y aceites), excepto el agua pura (H²O) de un líquido. La nanofiltración elimina las partículas de un tamaño superior a 0.001 micrómetros (lo que incluye sales acuosas).

El agua se hace pasar a través del filtro de agua bajo un diferencial de presión. Esto permite que el agua pase a través de filtros más finos de lo que sería posible si el recipiente 1 no estuviera presurizado.

Un tamaño de poro inferior a o igual a 25 nanómetros es suficiente para eliminar la mayor parte de la materia microbiológica del líquido, lo que incluye virus, proporcionando de este modo agua potable segura y un sistema de filtración de agua portátil mucho más eficaz que el que estaba disponible anteriormente. Sin embargo, para una seguridad adicional, las formas de realización preferidas de la invención presentan un tamaño de poro inferior a o igual a 20 nanómetros, y más preferentemente presentan un tamaño de poro inferior a o igual a 15 nanómetros.

Tal como se conoce en la técnica, el tamaño de poro de un material es, de hecho, un promedio de los tamaños individuales de los poros (u orificios) en el material, dado que es inevitable que cualquier material que comprenda un gran número de poros incluya alguna variación en estos tamaños individuales. Los filtros preferidos para su utilización en la presente invención presentan una distribución muy definida de tamaños de poro de manera que se minimiza la diferencia entre el tamaño de poro máximo y el tamaño de poro promedio. Preferentemente, la desviación típica de la distribución de tamaño de poro es inferior al 30% del tamaño de poro promedio, y más preferentemente es inferior al 15% del tamaño de poro promedio. En formas de realización preferidas de la invención, el filtro presenta un tamaño de poro máximo inferior a o igual a 30 nanómetros, más preferentemente, inferior a o igual a 25 nanómetros, y muy preferentemente inferior a o igual a 20 nanómetros. En otras formas de realización, el tamaño de poro máximo puede ser incluso menor con el fin de realizar nanofiltración u ósmosis inversa, por ejemplo.

Preferentemente, el recipiente de agua de la presente invención filtrará el agua con un diferencial de presión de cualquier tamaño. Por ejemplo, el diferencial de presión de funcionamiento de una forma de realización preferida es preferentemente superior a 10 kPa (0.1 bares), más preferentemente se encuentra en el intervalo comprendido entre 10 kPa (0.1 bares) y 500 kPa (5 bares), más preferentemente se encuentra en el intervalo comprendido entre 50 kPa (0.5 bares) y 100 kPa (1 bar). En recipientes del tamaño requerido por la presente invención, el agua se impulsa a través de los filtros mediante gravedad cuando la válvula está abierta. Esta presión gravitacional, o altura, es más significativa que en recipientes de tamaño más pequeño en los que se utilizan filtros similares y, por tanto, las presiones internas utilizadas no tienen que ser necesariamente tan altas. Además, las zonas superficiales más grandes utilizadas en los filtros de la presente invención permiten un mayor caudal para un diferencial de presión dado a través del filtro o entre el lado del recipiente del filtro y la presión ambiental del entorno circundante. Por tanto, el recipiente de la presente invención puede utilizarse a presiones más bajas que los recipientes más pequeños, al mismo tiempo que se logra todavía un caudal satisfactorio a través de los filtros. Debido a estos factores, un usuario puede accionar una bomba del recipiente de la presente invención en una cantidad relativamente pequeña para extraer agua del recipiente. Tal como se describió anteriormente, el sistema está sellado de manera que permita que se cree un diferencial de presión entre el interior del recipiente y la atmósfera exterior para expulsar el agua de la válvula cuando se abre. Cuando la válvula está abierta, resultará evidente que la presión interna inducida por el accionamiento de la bomba se reduce a medida que el agua abandona el recipiente a través de la válvula y la presión estática interna en la válvula alcanza finalmente el equilibrio con la presión atmosférica externa en la válvula. Una vez se alcanza este equilibrio, el agua deja de salir del recipiente a través de la válvula. Esto significa que incluso si un usuario deja abierta una válvula, el flujo de agua procedente del recipiente se detendrá finalmente una vez que las presiones estáticas interna y externa a través de la válvula sean iguales. Esto actúa para evitar un desperdicio innecesario o inadvertido de agua en el recipiente, proporcionando una disposición de inhibición de exceso de flujo inherente y automática.

El filtro de agua de la presente invención es un filtro de membrana. Comprende unas membranas hidrófilas. Las membranas hidrófilas son atractivas para el agua y, por tanto, se hace pasar el agua a través de las mismas con preferencia a otros líquidos y gases. De esta manera, no solo se mejora la filtración ofrecida por las formas de realización preferidas, sino que es posible utilizar el filtro incluso cuando no está completamente sumergido en el líquido.

Las membranas son membranas de fibra hueca capilares. Estas membranas actúan para filtrar el agua, ya que solo las partículas más pequeñas que su tamaño de poro pueden pasar a través de las mismas. Las membranas de fibra pueden incorporar carbono u otros elementos químicos, o membranas de ósmosis inversa. Puede incluirse en el filtro una combinación de diferentes tipos de membranas de filtro. Estas pueden incluir membranas de ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa.

El filtro de agua comprende un cartucho de filtro que comprende una pluralidad de membranas de fibra. Preferentemente, la base incorpora un asiento para recibir el cartucho de filtro para resistir el movimiento lateral. Esto ayuda a reducir la tensión en las membranas de fibra.

Una vez que el agua entra a través de la pared de una membrana de fibra hueca bajo la influencia de un diferencial de presión, se transfiere a lo largo de su estructura similar a un tubo hasta la salida. Como resultado, el agua puede entrar en cualquier punto a lo largo de la pared de membrana y alcanzar la salida al tiempo que también se filtra.

Las membranas de fibra preferidas presentan una retención superior al 99.999995% de bacterias, quistes, parásitos y hongos, y superior al 99.999% de virus del agua. Las membranas de fibra también eliminan sedimentos y otros depósitos del agua.

Las membranas de fibra adecuadas para su utilización con la presente invención se encuentran disponibles comercialmente, por ejemplo, pueden utilizarse membranas capilares X-flow (TM) de Norit (www.norit.com). Esta membrana de ultrafiltración de fibra hueca 22 es eficaz para detectar toda la turbidez, bacterias, así como virus.

En la forma de realización comercial preferida del recipiente de agua 1, dada la capacidad relativamente grande (típicamente de entre 200 y 3000 litros), la longitud de las membranas de fibra preferidas es relativamente larga, típicamente entre 50 y 200 cm, preferentemente 80 cm. Para tales longitudes en el recipiente de la presente invención, el cartucho de filtro preferido incorpora entre 600 y 800, preferentemente entre 650 y 700 membranas de fibra , , que proporcionan un caudal inicial de entre 7 y 40 litros/minuto, que puede lograrse a un diferencial de presión a través del filtro de 50 kPa. Cada uno de los 7 haces de fibras en el cartucho de filtro puede comprender 96 fibras individuales. Es importante proporcionar un caudal razonable para alentar a los usuarios a tomar agua filtrada del recipiente cuando sea necesario, en lugar de transferir el agua filtrada a un recipiente diferente para su almacenamiento, en donde se contaminaría rápidamente. Pueden lograrse caudales ventajosos cuando el área superficial total proporcionada por las membranas de filtro se encuentra en la región comprendida entre 10 m2 y 12 m2, preferentemente alrededor de 11 m2.

El recipiente de agua 10 también incorpora opcionalmente un filtro de carbón adicional (no se muestra), que está asentado dentro de un hueco dentro del conjunto de válvula 2, y a través del que puede pasar el agua antes de salir a través del grifo o la válvula. Se conoce que los filtros de carbón son eficaces en la eliminación de sustancias químicas del agua. El filtro de carbón utilizado en la forma de realización preferida es un filtro de carbón activo, aunque pueden adoptarse otros tipos de filtros basados en carbón (tales como filtros de carbón vegetal).

En la figura 6 se ilustra una sección recortada de un cartucho de filtro 101 para su utilización en una forma de realización preferida de la presente invención. El cartucho de filtro presenta una pluralidad de subgrupos 61 de membranas de filtro 611. Cada subgrupo 61 en el ejemplo ilustrado presenta 96 membranas de filtro 611, sin embargo, un número útil de membranas de filtro por subgrupo puede encontrarse en el intervalo comprendido entre 80 y 100 membranas de filtro por subgrupo. Cada subgrupo está rodeado por una funda 612 para mantener el subgrupo unido en conjunto en un único haz. Esto puede evitar daños durante el ensamblaje y mantener unido en conjunto el subgrupo para aumentar la integridad estructural. La funda 612 puede construirse de una malla o red o polirred u otro material rígido o elástico que pueda penetrar en el agua.

Las membranas de filtro 611 pueden agruparse en grupos adicionales de 7 dentro de cada subgrupo 61 tal como se ilustra. Esta configuración permite mantener cierta separación entre las membranas adyacentes, lo que permite una utilización eficaz del espacio en el filtro al tiempo que permite una zona de flujo suficiente para que el agua alcance las membranas y establezca el caudal requerido a través del filtro.

Se proporciona un espaciador 62 entre los subgrupos 61 de las membranas de filtro 611. El espaciador presenta una parte central circular o hexagonal que rodea un subgrupo central y una serie de radios que sobresalen de manera sustancialmente radial desde la parte central de manera que se mantiene la separación entre los subgrupos adyacentes 61 de las membranas de filtro 611. Puede proporcionarse una pluralidad de espaciadores en diversas ubicaciones axiales a lo largo de la longitud del cartucho de filtro 101 para proporcionar soporte y una separación relativamente uniforme a lo largo de la longitud del cartucho de filtro.

Rodeando las membranas de filtro existe un elemento estructural exterior 63 en forma de una estructura con patrón de rejilla o similar a una malla sustancialmente cilíndrica, que puede comprender una estructura a través de la que el agua puede penetrar para alcanzar las membranas de filtro 611, al tiempo que se mantiene un soporte estructural alrededor de las membranas de filtro 611.

Alrededor del elemento estructural 63 existe un filtro principal ilustrado, en este caso, en forma de una malla de filtro exterior 64, que actúa como filtro principal para evitar que el limo, la suciedad y el sedimento entren en contacto con las membranas de filtro 611 dentro del elemento estructural 63. La malla de filtro 64 puede estar realizada a partir de material textil u otro material fibroso o a partir de una malla de plástico fina que presenta un tamaño de abertura de aproximadamente 100 micrómetros. La malla de filtro exterior 64 puede comprender carbón activado.

Las membranas de fibra 611 pueden encapsularse en un extremo abierto proximal al conjunto de válvula 2 y sellarse y taparse en un extremo distal. Una envoltura de malla ayuda a mantener unidas las membranas de fibra. En una configuración en la que el recipiente presenta grifos o válvulas en lados opuestos, y/o presenta grifos o válvulas dispuestos en extremos opuestos de un cartucho de filtro 101, las membranas de fibra 611 pueden no estar tapadas, sino que pueden estar abiertas en ambos extremos, de manera que el agua que entra en las membranas de fibra 611 puede suministrarse a cualquiera de los grifos o válvulas en cualquier extremo del cartucho de filtro 101.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Cartucho de filtro (10, 101) para un recipiente de almacenamiento de agua (1), comprendiendo el cartucho de filtro una pluralidad de subgrupos (61) de membranas de fibra hueca capilares hidrófilas (611), estando los subgrupos separados uno con respecto a otro para permitir que el agua fluya entre los subgrupos,

en el que las membranas de fibra hueca dentro de cada subgrupo están rodeadas por una funda (612) para mantener el subgrupo unido en conjunto en un único haz y

las membranas de fibra hueca están rodeadas por un elemento estructural (63) dispuesto para proporcionar soporte estructural alrededor de las membranas de fibra hueca, mientras que permite que el agua penetre a través del elemento estructural para alcanzar las membranas de fibra hueca.

en el que el elemento estructural está dispuesto entre un filtro principal (64) y las membranas de fibra hueca, en el que el filtro principal se encuentra alrededor del elemento estructural (63) y el filtro principal está dispuesto para evitar que el limo, la suciedad y el sedimento entren en contacto con las membranas de fibra hueca (611) dentro del elemento estructural (63),

en el que las membranas de fibra están o bien (i) encapsuladas en un extremo abierto, selladas y tapadas en un extremo distal o (ii) no están tapadas y están abiertas en ambos extremos y

el cartucho está dispuesto de manera que una vez que el agua entra a través de la pared de una membrana de fibra hueca bajo la influencia de un diferencial de presión, se transfiere a lo largo de su estructura similar a un tubo a una salida

en el que está previsto un espaciador (62) entre los subgrupos (61) de membranas de filtro (611), presentando el espaciador una parte central circular o hexagonal que rodea un subgrupo central y una serie de radios que sobresalen de manera sustancialmente radial desde la parte central de manera que se mantiene la separación entre unos subgrupos adyacentes (61) de membranas de filtro (611).

2. Cartucho de filtro según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre los subgrupos comprende entre 80 y 100 membranas de fibra hueca.

3. Cartucho de filtro según la reivindicación 2, en el que por lo menos uno de los subgrupos comprende 96 membranas de fibra hueca.

4. Cartucho de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los subgrupos están dispuestos como seis subgrupos que rodean un subgrupo central.

5. Recipiente de líquido a granel (1) para el almacenamiento y la distribución de agua a una comunidad como agua potable, comprendiendo el recipiente:

un alojamiento de recipiente para contener agua, presentando el alojamiento una forma sustancialmente capsular;

una válvula de salida (2) dispuesta para liberar agua del recipiente;

un cartucho de filtro (10) según cualquier reivindicación anterior dispuesto para filtrar el agua que pasa desde el volumen interno del recipiente, fuera del recipiente a través de la válvula de salida, comprendiendo el cartucho de filtro una o más membranas que son eficaces para hacer pasar agua con preferencia al aire bajo la influencia de un diferencial de presión; y,

una bomba (3) para elevar la presión interna del recipiente.

6. Recipiente según la reivindicación 5, en el que la forma del alojamiento de recipiente es una cápsula sustancialmente cilindrica.

7. Recipiente según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, que presenta una capacidad de entre 200 litros y 3000 litros.

8. Recipiente según la reivindicación 7, que presenta una capacidad de 750 litros.

9. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el recipiente está dispuesto para funcionar a una presión interna de entre 10 kPa y 500 kPa.

10. Recipiente según la reivindicación 9, en el que el recipiente está dispuesto para funcionar a una presión interna de entre 50 kPa y 100 kPa.

11. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en el que el recipiente comprende por lo menos un rebaje de cartucho de filtro (13), estando el rebaje dispuesto para recibir el cartucho de filtro.

12. Recipiente según la reivindicación 11, en el que el rebaje de cartucho de filtro comprende además una abertura dispuesta para alojar por lo menos un conjunto de válvula (2) en comunicación de fluido con el cartucho de filtro.