ES2908063T3 - Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (100; 200; 300) para el tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa, en el que el agua salina se separa en una corriente de permeado y una corriente de concentrado, con las características siguientes: - el dispositivo comprende una entrada (115; 215; 315) para el agua salina, - el dispositivo comprende una salida (116; 216; 316) para el permeado, - el dispositivo comprende una salida (117; 217; 317) para el concentrado, y - el dispositivo comprende un dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302), y las características adicionales siguientes: - la entrada y las salidas están integradas en una unidad base (101; 201; 301) que puede instalarse de forma estacionaria y - el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) está presente como una unidad intercambiable que está conectada de forma soltable a la unidad base (101; 201; 301), - la unidad intercambiable comprende un recipiente a presión como parte del dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302), y - el recipiente a presión comprende una parte de cabeza (103b; 203b) en la que están integradas una abertura de entrada (107; 207) para el agua salina, una abertura de salida (108; 208) para el permeado y una abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado, en el que el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) y la unidad base (101; 201; 301) están diseñados de forma que - la abertura de entrada (107; 207) esté acoplada a la entrada (115; 215; 315) para el agua salina, - la abertura de salida (108; 208) para el permeado esté acoplada a la salida (116; 216; 316) para el permeado, y - la abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado está acoplada a la salida (117; 217; 317) para el concentrado cuando el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) está conectado a la unidad base (101; 201; 301), caracterizado por que - el dispositivo comprende un dispositivo mezclador (118; 218; 318) con el que el permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) se puede mezclar con el agua salina y/o el concentrado, - estando el dispositivo mezclador (118; 218; 318) diseñado como una válvula, - comprendiendo el dispositivo mezclador (118; 218; 318) un canal (308a) delimitado por una pared (306a), y un cuerpo de válvula (324), que está montado de forma axialmente desplazable y/o rotacionalmente móvil dentro del canal (308a) y - siendo el cuerpo de válvula (324) parte constitutiva de la unidad base (101; 201; 301), y siendo el canal (308a), junto con la pared (306a) que delimita el canal (308a), parte constitutiva de la unidad intercambiable (102; 202; 302).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa
La presente invención se refiere a un dispositivo ya un procedimiento para el tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa, en el que el agua se separa en una corriente de permeado y otra de concentrado.
En muchos sectores de la industria, así como en numerosos sectores comerciales, se requiere agua desalinizada, por ejemplo en plantas de energía para producir vapor, en hornos para saturar de vapor la cámara de cocción, en sistemas de aire acondicionado para enfriamiento por evaporación y en lavavajillas comerciales para evitar depósitos de cal en la vajilla.
Técnicamente, el agua desalinizada se suele producir mediante ósmosis inversa. La ósmosis inversa es un proceso de separación por membrana en el que una corriente de agua bruta salina, a menudo denominada también corriente de alimentación, pasa a presión a lo largo de una membrana semipermeable. La presión normalmente es generada por medio de una bomba, la denominada bomba de alimentación. Una parte del agua atraviesa la membrana, mientras que una gran parte de las sales disueltas en el agua son retenidas por la membrana. El agua desalinizada por ósmosis inversa se denomina permeado. El agua residual salina se denomina concentrado.
La ósmosis inversa generalmente proporciona un permeado con una conductividad eléctrica en el intervalo comprendido entre 5 pS/cm y 50 pS/cm. Según el tipo de membrana utilizado y según los parámetros (presión, temperatura) a los que se realiza el proceso se obtiene un permeado más o menos exento de sales.
Además de una bomba de alimentación, los dispositivos convencionales para llevar a cabo la ósmosis inversa a menudo también requieren un control para llevar a cabo procesos de retrolavado automatizados. Para evitar procesos de ensuciamiento y de formación de incrustaciones, a menudo se deben llevar a cabo además medidas técnicamente complejas, por ejemplo, la adición de productos químicos formadores de complejos o etapas de pretratamiento adicionales. Por estas razones, el uso de dispositivos de ósmosis inversa en hogares privados ha sido hasta la fecha la excepción y no la regla.
Por la figura 1 del documento US 6436282 B1 se conoce un cartucho intercambiable que contiene una membrana de ósmosis inversa. Este se puede acoplar de forma desmontable a una carcasa que presenta una entrada para agua bruta, una salida para permeado y una salida para concentrado.
Por el documento WO 2009/036717 A2 se conoce un módulo de filtro con un tubo de presión y una membrana de ósmosis inversa dispuesta en el mismo. El módulo de filtro presenta unas conexiones para suministrar un fluido, preferentemente agua bruta, y para evacuar el filtrado y el retenido. Se caracteriza por una unidad funcional/de conexión que está fijada en un extremo del tubo de presión y que presenta una parte superior y una parte inferior.
Por el documento US 4476015 A se conoce un dispositivo de separación que comprende una pluralidad de módulos de ósmosis inversa en enrollamiento en espiral conectados a través de una base.
Por el documento US 4741823 A se conoce un sistema de ósmosis inversa que se caracteriza por un bloque distribuidor de regulación de flujo especialmente diseñado. Al sistema de ósmosis inversa está preconectado un filtro que filtra partículas con un tamaño de 5 pm o superior del agua bruta.
Por el documento EP 2639 203 A1 se conoce un dispositivo de separación de membrana con un dispositivo de regulación. El dispositivo separa un líquido de alimentación en una primera corriente parcial (permeado) y una segunda corriente parcial (concentrado) y se caracteriza por que se varía un caudal de la primera corriente parcial (permeado) para regular un caudal de la segunda corriente parcial (concentrado) y/o un rendimiento de la segunda corriente parcial con compensación de influencias externas.
Por el documento JP 2008-68243 A se conoce una instalación de tratamiento de agua que comprende un dispositivo de ósmosis inversa. El permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa se puede mezclar con agua bruta procedente de la alimentación al dispositivo de ósmosis inversa a través de una derivación.
Por el documento US 2014/0262989 A1 se conoce un sistema de tratamiento de agua que incluye un dispositivo de ósmosis inversa. A este respecto se describe una regulación de derivación automatizada.
El objeto de la presente invención era proporcionar una solución de uso universal para el tratamiento de agua salina, en particular agua del grifo. La solución deberá poder utilizarse en la industria y el comercio, así como en hogares privados, y basarse en el principio de ósmosis inversa. La solución deberá permitir una reducción del contenido de sal del agua que se va a tratar de más del 90%.
En formas de realización preferidas, la solución también deberá permitir la variación en la calidad del agua tratada.
Este objeto se logra mediante el dispositivo con las características de la reivindicación 1 y el procedimiento con las características de la reivindicación 13. Las formas de realización preferidas del dispositivo según la invención se especifican en las reivindicaciones subordinadas 2 a 12. El texto de todas las reivindicaciones se utiliza en el contenido de la presente descripción a modo de referencia.
Como todos los dispositivos genéricos para el tratamiento de aguas salinas mediante la separación del agua en una corriente de permeado y otra de concentrado, el dispositivo según la invención se distingue por las características siguientes:
- comprende una entrada para el agua salina que se va a tratar,
- comprende una salida para el permeado,
- comprende una salida para el concentrado y
- comprende un dispositivo de ósmosis inversa,
El dispositivo según la invención se utiliza en particular para el tratamiento del agua del grifo.
El dispositivo según la invención se caracteriza particularmente por que
- la entrada y las salidas están integradas en una unidad base que se puede instalar de forma estacionaria y - el dispositivo de ósmosis inversa está presente como una unidad intercambiable que está conectada de forma soltable a la unidad base.
Un dispositivo de este tipo se puede utilizar no solo en el sector industrial y comercial, sino también en particular en hogares privados, por ejemplo, en la preparación de agua para café o para el suministro de agua para hornos de vapor combinados. Su idoneidad especial para ello se debe a su estructura simple en conexión con el dispositivo de ósmosis inversa intercambiable. Por supuesto, la membrana de un dispositivo de ósmosis inversa utilizada según la invención también está sujeta a procesos de ensuciamiento y de formación de incrustaciones. Sin embargo, no se requieren costosos mecanismos de mantenimiento. Si una membrana del dispositivo de ósmosis inversa presente como unidad intercambiable está demasiado cargada por procesos de ensuciamiento y de formación de incrustaciones, simplemente se reemplaza el dispositivo de ósmosis inversa. A este respecto, el proceso de cambio es extremadamente sencillo debido a la modularidad del dispositivo según la invención. Antes de que el dispositivo según la invención se ponga en funcionamiento por primera vez, se instala la unidad base, instalándola, por ejemplo, de forma fija en una tubería de agua potable. La unidad base ya no se ve afectada por un cambio posterior del dispositivo de ósmosis inversa. El cambio también lo pueden realizar personas no profesionales sin ningún problema.
Para permitir una instalación sencilla de la unidad base, la unidad base presenta preferentemente un soporte con por lo menos una, preferentemente dos o más, taladros, o bien un asiento para dicho soporte.
Para permitir una sustitución sencilla del dispositivo de ósmosis inversa, la unidad base que se puede instalar de forma estacionaria presenta, en formas de realización preferidas, un alojamiento para la unidad intercambiable, preferentemente un alojamiento en el que se puede atornillar la unidad intercambiable. El alojamiento presenta preferentemente una rosca interna y la unidad intercambiable presenta una rosca externa que coincide con la rosca interna.
Por supuesto, también son posibles otras opciones técnicas para conectar de forma desmontable la unidad base y la unidad intercambiable, por ejemplo, una conexión rápida.
La unidad intercambiable se distingue por las características siguientes:
- comprende un recipiente a presión como parte del dispositivo de ósmosis inversa.
- el recipiente a presión comprende una parte de cabeza en la que están integrados una abertura de entrada para el agua salina, una abertura de salida para el permeado y una abertura de salida para el concentrado. Según la invención, la parte de la cabeza y la unidad base están diseñadas a este respecto de tal manera que la abertura de entrada esté acoplada a la entrada para el agua salina y las aberturas de salida estén acopladas a las salidas para el permeado y el concentrado cuando el dispositivo de ósmosis inversa está conectado a la unidad base. El agua salina que se va a tratar entra en la unidad base a través de la entrada y se alimenta al dispositivo de ósmosis inversa a través de la abertura de entrada. El permeado y el concentrado formados en el dispositivo de ósmosis inversa salen de este último a través de las respectivas aberturas de salida y, después de pasar por la unidad base, salen a través de las salidas para el permeado y el concentrado.
El recipiente a presión, de modo particularmente preferido, está diseñado de forma cilíndrica y presenta un fondo y una parte de cabeza. En formas de realización preferidas, el fondo del recipiente a presión está cerrado.
El dispositivo de ósmosis inversa utilizado es preferentemente uno con una estructura de enrollamiento. Preferentemente presenta una membrana de ósmosis inversa que está enrollada alrededor de un tubo perforado que se usa para recoger y descargar el permeado (abreviado: tubo colector de permeado). En formas de realización preferidas de dichos dispositivos de ósmosis inversa, un bolsillo de membrana pegado o soldado en ambos lados está conectado en su extremo abierto al tubo colector de permeado y enrollado alrededor del tubo. Las esteras espaciadoras tanto dentro del bolsillo de membrana como entre las capas enrolladas del bolsillo de membrana permiten que el agua entre y salga en los lados del permeado y del concentrado.
De forma particularmente preferida, la membrana está configurada como un enrollamiento cilíndrico que presenta dos extremos frontales, también denominados en adelante primera y segunda caras frontales. Este enrollamiento está dispuesto preferentemente en el interior del recipiente a presión de tal forma que la primera cara frontal apunte en la dirección de la parte de la cabeza y la segunda cara frontal apunte en la dirección del fondo.
En formas de realización preferidas, se aplica un adaptador a la primera cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada, a través del cual la membrana de ósmosis inversa junto con el tubo colector de permeado se acopla a la parte de cabeza del recipiente a presión. El adaptador puede estar diseñado en forma de una o varias piezas.
Se prefiere que la primera cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada se acople al orificio de entrada para el agua salina en la parte de cabeza del recipiente a presión a través del adaptador. El agua salina que entra en el dispositivo de ósmosis inversa puede así fluir hacia la primera cara frontal. Desde allí fluye axialmente a través del enrollamiento en dirección a la segunda cara frontal. Mediante esta operación se produce la separación en el permeado y el concentrado mencionada inicialmente. Mientras que el permeado entra en el tubo colector de permeado y se descarga a través del mismo, el concentrado sale por la segunda cara frontal del enrollamiento cilíndrico.
También se prefiere que la segunda cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada esté acoplada a la abertura de salida para el concentrado a través del adaptador. Para ello, el adaptador proporciona un canal de salida adecuado, a través del cual el concentrado que sale de la segunda cara frontal se suministra a la abertura de salida. Así, el concentrado que sale de la segunda cara frontal puede salir del dispositivo de ósmosis inversa a través de esta abertura de salida en dirección a la salida para el concentrado integrada en la parte de base. Por ejemplo, para ello el concentrado se puede suministrar, a través de una tubería o una hendidura entre la camisa del enrollamiento cilíndrico y una pared interna del recipiente a presión, a una entrada correspondiente en el adaptador, que desemboca en la abertura de salida para el concentrado.
En una forma de realización alternativa particularmente preferida, la abertura de entrada para el agua salina en la parte de cabeza del recipiente a presión también se puede acoplar a través del adaptador a la segunda cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada. Para ello, el agua salina se puede suministrar a la segunda cara frontal a través de una tubería o una hendidura entre la camisa del enrollamiento cilíndrico y una pared interior del recipiente a presión. El agua salina que entra en el dispositivo de ósmosis inversa puede así fluir hacia la segunda cara frontal. Desde allí fluye axialmente a través del enrollamiento en dirección a la primera cara frontal. Mediante esta operación se produce la separación en el permeado y el concentrado mencionada inicialmente. Mientras que el permeado entra en el tubo colector de permeado y se descarga a través del mismo, el concentrado sale por la primera cara frontal del enrollamiento cilíndrico.
En esta forma de realización alternativa, también se prefiere que la primera cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada esté acoplada a la abertura de salida para el concentrado a través del adaptador. Para ello, el adaptador proporciona un canal de salida adecuado, a través del cual el concentrado que sale de la primera cara frontal se suministra a la abertura de salida. Así, el concentrado que sale de la primera cara frontal puede abandonar el dispositivo de ósmosis inversa a través de este orificio de salida en dirección a la salida para el concentrado integrada en la parte de base.
También se prefiere que el tubo colector de permeado esté acoplado a la abertura de salida para el permeado en la parte de cabeza del recipiente a presión a través del adaptador. El adaptador proporciona un canal de salida adecuado para este propósito, que conecta el tubo colector de permeado a la abertura de salida. El permeado que entra en el tubo colector de permeado puede abandonar así el dispositivo de ósmosis inversa a través de esta abertura de salida en dirección a la salida para el permeado integrada en la parte de base.
Según la invención, el dispositivo, en particular la unidad base que se puede instalar de forma estacionaria, comprende un dispositivo mezclador, con el que el permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa se puede mezclar con el agua salina, en particular con el agua de grifo, y/o con el concentrado, de forma particularmente preferida en una relación de mezcla regulable.
El dispositivo mezclador puede, por ejemplo, comprender un pasaje controlado por válvula en una tubería que conecta la entrada para el agua salina y la salida para el permeado dentro de la parte de base.
Según la invención, el dispositivo mezclador está diseñado como una válvula.
El dispositivo mezclador comprende un canal delimitado por una pared. La pared del canal presenta preferentemente por lo menos un orificio a través del cual puede penetrar líquido en el canal.
De forma particularmente preferida, la pared presenta varios, en particular de dos a cinco, orificios. Estos pueden presentar cada uno la misma sección transversal. En algunas formas de realización, sin embargo, las secciones transversales de los orificios también pueden diferir entre sí. Además, se prefiere que los orificios estén dispuestos en la pared a lo largo de una línea alineada axialmente, preferentemente a intervalos regulares.
Los orificios pueden ser, por ejemplo, taladros o ranuras.
El líquido es, en particular, agua salina, que se deriva del agua que fluye al dispositivo según la invención a través de la entrada mencionada antes de que esta se alimente al dispositivo de ósmosis inversa a través de la abertura de entrada también ya mencionado.
Preferentemente, el canal está configurado con simetría rotacional, en particular con forma cilíndrica, por lo menos por zonas, de modo particularmente preferido en toda su longitud.
El dispositivo mezclador también incluye un cuerpo de válvula que está montado dentro del canal de forma axialmente desplazable y/o rotacionalmente móvil.
El cuerpo de válvula presenta preferentemente una región de sellado que, dependiendo de la posición del cuerpo de válvula, puede bloquear total o parcialmente el flujo de líquido a través del, por lo menos un orificio. Para ello, la región de sellado puede comprender, por ejemplo, dos juntas tóricas separadas entre sí, que se apoyan cada una en la pared del canal de forma estanca a líquidos. Si el cuerpo de válvula se posiciona en el canal de tal forma que la, por lo menos un orificio entre las dos juntas tóricas desemboca en el canal, se bloquea el flujo de líquido a través del, por lo menos un orificio. Si, como resultado de un desplazamiento axial del cuerpo de válvula, una o más de los orificios en una sección del canal se encuentran por encima o por debajo de las dos juntas tóricas, el flujo fluye de forma restringida o completamente libre.
Según la invención, el dispositivo mezclador está diseñado en una interfaz entre la unidad base y la unidad intercambiable. En esta forma de realización, el cuerpo de válvula es preferentemente parte constitutiva de la unidad base. El canal junto con la pared que delimita el canal es preferentemente parte constitutiva de la unidad intercambiable. Cada vez que se reemplaza el dispositivo de ósmosis inversa, el cuerpo de válvula, por lo tanto, se inserta en el canal.
El canal presenta preferentemente una entrada acoplada al tubo colector de permeado y una salida acoplada a la salida para el permeado. En otras palabras, el permeado fluye preferentemente a través del canal. De forma aún más preferida, el permeado se mezcla en el canal con agua salina que entra al canal a través del por lo menos un orificio.
En otras formas de realización preferidas, el cuerpo de válvula puede estar diseñado como un cilindro hueco. En estas formas de realización presenta un pasaje central con una entrada en un extremo del cuerpo de válvula y una salida en el otro extremo del cuerpo de válvula. Se prefiere que la salida del pasaje central esté acoplada a la salida para el concentrado integrada en la unidad base. Alternativamente, la salida del pasaje central puede ser también la salida para el concentrado integrada en la unidad base. La entrada del pasaje central está preferentemente acoplada a la abertura de salida para el concentrado, en particular insertada en el mismo. En otras palabras, en estas formas de realización, el concentrado fluye preferentemente a través del cuerpo de válvula.
Se prefiere que la posición del cuerpo de válvula dentro del canal pueda ajustarse por medio de un elemento de posicionamiento, lo que provoca un desplazamiento axial del cuerpo de válvula dentro del canal.
En una forma de realización preferida, el elemento de posicionamiento se asienta de forma giratoria sobre una rosca y, como resultado de un giro, experimenta un desplazamiento en la dirección axial. El elemento de posicionamiento está acoplado de forma particularmente preferida al cuerpo de válvula de tal forma que un desplazamiento del elemento de posicionamiento en dirección axial provoca un desplazamiento axial del cuerpo de válvula.
El elemento de posicionamiento está diseñado de forma especialmente preferida como una caperuza giratoria.
En una forma de realización alternativa, la posición del cuerpo de válvula dentro del canal se puede ajustar por medio de un elemento de posicionamiento, que hace que el cuerpo de válvula gire dentro del canal. De forma particularmente preferida, el elemento de posicionamiento está conectado al cuerpo de válvula de forma solidaria en rotación.
Si el dispositivo mezclador está diseñado para mezclar el permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa con el concentrado, este dispositivo mezclador es en particular un pasaje controlado por válvula en una tubería que conecta la salida para el concentrado y la salida para el permeado dentro de la parte de base.
En otras formas de realización preferidas, el dispositivo según la invención, en particular la unidad base que se puede instalar de forma estacionaria, comprende un dispositivo de regulación para controlar y/o regular el caudal del permeado y/o del concentrado que salen del dispositivo de ósmosis inversa. El caudal del concentrado se varía de forma particularmente preferida para controlar y/o regular el caudal del permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa. Una reducción del caudal del concentrado produce generalmente de forma automática un aumento en la cantidad de permeado que fluye a través de la salida para el permeado. El dispositivo de regulación puede ser, en particular, una válvula de accionamiento manual o de control automático.
También está comprendido por la presente invención cualquier procedimiento de tratamiento de agua salina mediante ósmosis inversa que se lleve a cabo por medio de un dispositivo según la invención.
Otras características y ventajas de la invención se deducen de la descripción siguiente de varias formas de realización preferidas del dispositivo según la invención.
En la figura 1 se encuentra una representación esquemática de una forma de realización preferida de un dispositivo 100 según la invención en una representación en sección transversal. Este comprende una unidad base 101 instalada de forma estacionaria y un dispositivo de ósmosis inversa como unidad intercambiable 102. El dispositivo de ósmosis inversa presenta una carcasa de presión 103 de plástico, que presenta un fondo 103a y una parte de cabeza 103b. Una membrana de ósmosis inversa en forma de enrollamiento cilíndrico 104 está dispuesta en la carcasa de presión 103 y presenta una primera cara frontal 104a y una segunda cara frontal 104b. El tubo colector de permeado 105 se encuentra en el centro del enrollamiento.
El enrollamiento 104 está acoplado mediante el adaptador 106 a la parte de cabeza 103b. El adaptador 106 proporciona entradas y salidas para el agua que ingresa en el dispositivo de ósmosis inversa 102 y para el permeado y el concentrado que salen del dispositivo de ósmosis inversa 102, es decir, la abertura de entrada 107, la abertura de salida 108 y la abertura de salida 109. El adaptador también proporciona el canal de entrada 107a y los canales de salida 108a y 109a, de los cuales el canal 108a conecta la abertura de salida 108 al tubo colector de permeado 105, mientras que el concentrado formado en el dispositivo de ósmosis inversa se suministra a la abertura de salida 109 a través del canal de salida 109a.
La unidad intercambiable 102 está conectada a la unidad base 101 mediante un atornillado. Para este fin, la unidad base 101 presenta la rosca interna 110 y la unidad intercambiable 103 la rosca externa 111. En la región de las aberturas de salida 108 y 109, los sellados 112 y 114 están ubicados entre la unidad base 101 y la unidad intercambiable 102. Otro sellado 113 se encuentra en la región de las roscas 110 y 111.
La unidad base 101 comprende una entrada 115 para el agua salina que se va a tratar en la unidad intercambiable 102, una salida 116 para el permeado formado en la unidad intercambiable y una salida 117 para el concentrado formado en la unidad intercambiable 102. Si, tal como se muestra, la unidad intercambiable 102 está atornillada a la unidad base 101, la entrada 115 está acoplada a la abertura de entrada 107, la salida 116 a la abertura de salida 108 y la salida 117 a la abertura de salida 109.
La unidad base 101 también puede comprender los dispositivos mezcladores 118 y/o 123 y dado el caso el dispositivo de regulación 119. El permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 102 se puede mezclar con agua salina que entra en la unidad base 101 a través de la entrada 115 por medio del dispositivo mezclador 118. El permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 102 se puede mezclar con el concentrado por medio del dispositivo mezclador 123. El caudal del concentrado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 102 y por lo tanto indirectamente la formación de permeado en el dispositivo de ósmosis inversa 102 puede regularse por medio del dispositivo de regulación 119.
La dirección del flujo del agua que se va a tratar o del permeado y el concentrado generados dentro del dispositivo 100 se ilustra con flechas. En funcionamiento, el agua salina entra en la unidad base 101 a través de la entrada 115. Desde allí, el agua se alimenta al dispositivo de ósmosis inversa 102 a través de la abertura de entrada 107. En este fluye a través del canal de entrada 107a y a través de una hendidura entre la camisa 121 del enrollamiento cilíndrico 104 y la pared interior 122 del recipiente a presión hasta la segunda cara frontal 104b y después fluye a través del enrollamiento axialmente en dirección a la primera cara frontal 104a, donde se produce la formación del permeado y el concentrado. Mientras que el permeado se descarga a través del tubo colector de permeado 105, el concentrado sale de la primera cara frontal 104a del enrollamiento cilíndrico 104. El permeado procedente del tubo colector de permeado 105 puede entrar hacia arriba en la unidad base 101 a través del canal 108a y a través de la abertura de salida 108. Aquí llega a una cavidad anular 120 que está encerrada por la unidad base 101 y la unidad intercambiable 102. Desde allí se suministra a la salida 116. El concentrado que sale de la primera cara frontal 104a del enrollamiento cilíndrico 104 fluye a través del canal de salida 109a hacia la abertura de salida 109 y desemboca en la unidad base 101. Allí se suministra a la salida 117. La cantidad del concentrado que sale por la salida 117 se puede regular por medio del dispositivo de regulación 119, que generalmente es una válvula.
En la figura 2 se encuentra una representación esquemática de una forma de realización preferida de un dispositivo 200 según la invención en una representación en sección transversal. Este comprende una unidad base instalada de forma estacionaria 201 y un dispositivo de ósmosis inversa como unidad intercambiable 202. El dispositivo de ósmosis inversa presenta una carcasa de presión 203 de plástico, que presenta un fondo 203a y una parte de cabeza 203b. Una membrana de ósmosis inversa en forma de un enrollamiento cilíndrico 204 está dispuesta en la carcasa de presión 203 y presenta una primera cara frontal 204a y una segunda cara frontal 204b. El tubo colector de permeado 205 se encuentra en el centro del enrollamiento.
El enrollamiento 204 está acoplado mediante el adaptador 206 a la parte de cabeza 203b. El adaptador 206 proporciona entradas y salidas para el agua que entra al dispositivo de ósmosis inversa 202 y el permeado y el concentrado que salen del dispositivo de ósmosis inversa 202, es decir, la abertura de entrada 207, la abertura de salida 208 y la abertura de salida 209. Además, el adaptador proporciona los canales de salida 208a y 209a, de los cuales el canal 208a conecta la abertura de salida 208 al tubo colector de permeado 205, mientras que el concentrado formado en el dispositivo de ósmosis inversa se suministra a la abertura de salida 209 a través del canal de salida 209a.
La unidad intercambiable 202 está conectada a la unidad base 201 de forma atornillada. Para ello, la unidad base 201 presenta la rosca interna 210 y la unidad intercambiable 203 la rosca externa 211. En la región de las aberturas de salida 208 y 209 están dispuestas las juntas de sellado 212 y 214 entre la unidad base 201 y la unidad intercambiable 202. Otra junta de sellado 213 se encuentra en la región de las roscas 210 o 211.
La unidad base 201 comprende una entrada 215 para agua salina que se va a tratar en la unidad intercambiable 202, una salida 216 para permeado formado en la unidad intercambiable y una salida 217 para concentrado formado en la unidad intercambiable 202. Si, como se muestra, la unidad intercambiable 202 está atornillada a la unidad base 201, la entrada 215 está acoplada a la abertura de entrada 207, la salida 216 a la abertura de salida 208 y la salida 217 a la abertura de salida 209.
La unidad base 201 también puede comprender los dispositivos mezcladores 218 y/o 224 y dado el caso el dispositivo de regulación 219. El permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 202 se puede mezclar con agua salina que entra en la unidad base 201 a través de la entrada 215 por medio del dispositivo mezclador 218. El permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 202 se puede mezclar con el concentrado por medio del dispositivo mezclador 224. El caudal del concentrado que sale del dispositivo de ósmosis inversa 202 y por lo tanto indirectamente la formación de permeado en el dispositivo de ósmosis inversa 202 puede regularse por medio del dispositivo de regulación 219 .
La dirección del flujo del agua que se va a tratar o del permeado y el concentrado generados dentro del dispositivo 200 se ilustra con flechas. En funcionamiento, el agua salina entra en la unidad base 201 a través de la entrada 215 y después ingresa en la cavidad anular 220 encerrada por la unidad base 201 y la unidad de intercambiable 202. Desde allí, el agua se alimenta al dispositivo de ósmosis inversa 202 a través de la abertura de entrada 207. En este fluye hacia la primera cara frontal 204a y después fluye a través del enrollamiento axialmente en dirección a la segunda cara frontal 204b, produciéndose la formación de permeado y concentrado. Mientras que el permeado se descarga a través del tubo colector de permeado 205, el concentrado sale de la primera cara frontal 204b del enrollamiento cilíndrico 204. El permeado procedente del tubo colector de permeado 205 puede entrar hacia arriba en la unidad base 201 a través del canal 208a y a través de la abertura de salida 208. En esta se suministra a la salida 216. El concentrado que sale de la segunda cara frontal 204b del enrollamiento cilíndrico 204, a través de una hendidura entre la camisa 221 del enrollamiento cilíndrico 204 y la pared interna 222 del recipiente a presión, entra en el canal 209a en el adaptador 206, que desemboca en la unidad base 201 a través de la abertura de salida 209. Allí se suministra a la salida 217. La cantidad de concentrado que sale de la salida 217 se puede regular por medio del dispositivo de regulación 219.
En la figura 3A se encuentra una representación esquemática de una forma de realización preferida de un dispositivo 300 según la invención en una representación en sección transversal. La ilustración sirve principalmente como ejemplo de un dispositivo según la invención, que incluye un dispositivo mezclador 318 con el que se puede mezclar permeado con agua salina y que está diseñado en una interfaz entre la unidad base 301 y el dispositivo de ósmosis inversa diseñado como una unidad intercambiable 302. Por lo tanto, solo se muestra la parte superior de la unidad intercambiable 302, incluido el adaptador 306.
La unidad base 301 representada comprende la entrada 315 para el agua salina que se va a tratar en la unidad intercambiable 302, una salida 316 para el permeado formado en la unidad intercambiable y una salida 317 para el concentrado formado en la unidad intercambiable 302.
El dispositivo mezclador 318 comprende el canal 308a delimitado por la pared 306a. El canal 308a, junto con la pared 306a que delimita el canal, es parte constitutiva de la unidad intercambiable 302.
El permeado formado en la unidad intercambiable 302 fluye a través del canal 308a. Para ello, el canal presenta una entrada que está acoplada al tubo colector de permeado 305 y una salida que está acoplada a la salida 316 para el permeado. Tanto la entrada como la salida no son visibles en el plano de sección representado, pero esto tampoco es necesario para explicar la función del dispositivo mezclador 318.
Por el contrario, los orificios 323a, 323b y 323c son esenciales para la función del dispositivo mezclador 318. A través de estas, el agua salina que entra en la unidad base 301 a través de la entrada 315 puede suministrarse al canal 308a y mezclarse con el permeado. El recorrido del flujo del agua salina, desde la entrada 315 hasta los orificios 323a, 323b y 323c, no es visible de forma continua en el plano de sección representado, pero esto tampoco es necesario para explicar la función del dispositivo mezclador 318.
Los orificios 323b y 323c son taladros con una sección transversal idéntica. El orificio 323a es una hendidura cuya sección transversal es un múltiplo de la sección transversal de los orificios 323b y 323c. Los tres orificios están dispuestos a lo largo de una línea alineada axialmente.
El canal 308a delimitado por la pared 306a está diseñado preferentemente de forma esencialmente cilíndrica en toda su longitud. El cuerpo de válvula 324 está dispuesto dentro del canal 308a. Este está montado de forma axialmente desplazable dentro del canal 308a.
El cuerpo de válvula 324 es parte constitutiva de la unidad base.
El cuerpo de válvula 324 presenta una región de sellado 327 definida por las juntas tóricas 325 y 326 que, dependiendo de la posición del cuerpo de válvula, puede bloquear total o parcialmente el flujo de agua salina a través de los orificios 323a, 323b y 323c. Las juntas tóricas 325 y 326 se aplican cada una a la pared 306a del canal 308a de forma estanca a líquidos. En la posición representada, los tres orificios 323a, 323b y 323c dentro de la región de sellado 327 desembocan en el canal. Por lo tanto, se bloquea el flujo de agua salina a través de los orificios 323a, 323b y 323c.
Sin embargo, si el cuerpo de válvula 324 se empuja axialmente hacia arriba en el canal 308a, de modo que una o más de los orificios 323a, 323b y 323c desemboquen en el canal en una sección del canal debajo de las dos juntas tóricas 325 y 326, el flujo fluye de forma restringida o completamente libre.
El cuerpo de válvula 324 representado está diseñado como un cilindro hueco. Presenta un pasaje central 328 con una entrada 329 en un extremo del cuerpo de válvula 324 y una salida en el otro extremo del cuerpo de válvula 324. La salida del pasaje central 328 es la salida 317 para el concentrado ya mencionada. La entrada 329 del pasaje central 328 está insertada en la abertura de salida 309 para el concentrado. El concentrado se suministra al pasaje 328 a través de la entrada 330. Después, el concentrado se descarga a través del cuerpo de válvula 324.
La posición del cuerpo de válvula 324 se puede ajustar dentro del canal 308a por medio del elemento de posicionamiento 331 que se asienta de forma giratoria sobre una rosca 332. Una rotación del elemento de posicionamiento 331 también produce necesariamente un desplazamiento axial del cuerpo de válvula 324 dentro del canal, ya que el elemento de posicionamiento 331 y el cuerpo de válvula 324 están unidos firmemente entre sí. A este respecto, el elemento de posicionamiento 331 está diseñado como una caperuza giratoria, que ofrece protección a la parte superior de la unidad base 301.
En la figura 3B se representa el detalle Z de la figura 3A a escala ampliada. El cuerpo de válvula 324 se encuentra a este respecto en una posición bloqueada.
La figura 3C muestra el detalle Z en los casos en los que el cuerpo de válvula 324 se cambia a paso parcial. El agua salina puede entrar en el canal 308a a través del taladro 323c y mezclarse en el mismo con el permeado. La relación de mezcla está determinada, entre otras cosas, por la sección transversal del taladro 323c. El taladro 323b y la hendidura 323a están bloqueadas.
La figura 3D muestra el detalle Z en otros casos en los que el cuerpo de válvula 324 se cambia a paso parcial. En estos otros casos, el agua salina puede entrar en el canal 308a a través de los taladros 323b y 323c. La hendidura 323a está bloqueada.
La figura 3E muestra el detalle Z en los casos en los que el cuerpo de válvula 324 se cambia a paso completo. En estos otros casos, el agua salina puede entrar en el canal 308a a través de los taladros 323b y 323c y a través de la hendidura 323a. Si los taladros 323b y 323c y la hendidura 323a presentan una sección transversal suficientemente grande, el agua salina que entra en la entrada 315 también puede pasar de largo completamente del dispositivo de ósmosis inversa 302 (conmutación de derivación). Esto puede ser necesario, por ejemplo, si la membrana del dispositivo de ósmosis inversa 302 está obstruida con impurezas y bloqueada.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (100; 200; 300) para el tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa, en el que el agua salina se separa en una corriente de permeado y una corriente de concentrado, con las características siguientes: - el dispositivo comprende una entrada (115; 215; 315) para el agua salina,
- el dispositivo comprende una salida (116; 216; 316) para el permeado,
- el dispositivo comprende una salida (117; 217; 317) para el concentrado, y
- el dispositivo comprende un dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302),
y las características adicionales siguientes:
- la entrada y las salidas están integradas en una unidad base (101; 201; 301) que puede instalarse de forma estacionaria y
- el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) está presente como una unidad intercambiable que está conectada de forma soltable a la unidad base (101; 201; 301),
- la unidad intercambiable comprende un recipiente a presión como parte del dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302), y
- el recipiente a presión comprende una parte de cabeza (103b; 203b) en la que están integradas una abertura de entrada (107; 207) para el agua salina, una abertura de salida (108; 208) para el permeado y una abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado,
en el que el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) y la unidad base (101; 201; 301) están diseñados de forma que
- la abertura de entrada (107; 207) esté acoplada a la entrada (115; 215; 315) para el agua salina, - la abertura de salida (108; 208) para el permeado esté acoplada a la salida (116; 216; 316) para el permeado, y
- la abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado está acoplada a la salida (117; 217; 317) para el concentrado
cuando el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) está conectado a la unidad base (101; 201; 301), caracterizado por que
- el dispositivo comprende un dispositivo mezclador (118; 218; 318) con el que el permeado que sale del dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) se puede mezclar con el agua salina y/o el concentrado, - estando el dispositivo mezclador (118; 218; 318) diseñado como una válvula,
- comprendiendo el dispositivo mezclador (118; 218; 318) un canal (308a) delimitado por una pared (306a), y un cuerpo de válvula (324), que está montado de forma axialmente desplazable y/o rotacionalmente móvil dentro del canal (308a) y
- siendo el cuerpo de válvula (324) parte constitutiva de la unidad base (101; 201; 301), y siendo el canal (308a), junto con la pared (306a) que delimita el canal (308a), parte constitutiva de la unidad intercambiable (102; 202; 302).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad base (101; 201; 301), que puede instalarse de forma estacionaria, presenta un alojamiento para la unidad intercambiable (102; 202; 302), preferentemente un alojamiento en el que puede atornillarse la unidad intercambiable (102; 202; 302).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes:
- el recipiente a presión es de forma cilindrica y presenta un fondo (103a; 203a) y una parte de cabeza (103b; 203b),
- el fondo (103a; 203a) del recipiente a presión está cerrado.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302) presenta una membrana de ósmosis inversa, que está enrollada alrededor de un tubo perforado, que sirve para la recogida y la descarga del permeado y que se proporciona en forma de un enrollamiento cilíndrico (104; 204), que presenta dos extremos frontales y, por lo tanto, una primera (104a; 204a) y una segunda cara frontal (104b; 204b).
5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes: - en la primera cara frontal (104a; 204a) de la membrana de ósmosis inversa enrollada está montado un adaptador (106; 206; 306), mediante el que la membrana de ósmosis inversa, junto con el tubo colector de permeado, se acopla a la parte de cabeza (103b; 203b) del recipiente a presión,
- por medio del adaptador la segunda cara frontal (104b; 204b) de la membrana de ósmosis inversa se acopla a la abertura de entrada (107; 207) para el agua,
- por medio del adaptador (106; 206; 306) el tubo colector de permeado (105; 205; 305) se acopla al orificio de salida (108; 208) para el permeado,
- por medio del adaptador (106; 206; 306) la primera cara frontal de la membrana de ósmosis inversa enrollada se acopla a la abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes:
- la pared (306a) del canal (308a) presenta por lo menos un orificio (323a; 323b; 323c) a través del cual el líquido, en particular el agua salina, puede penetrar en el canal (308a),
- el cuerpo de válvula (324) presenta una región de sellado (327) que, dependiendo de la posición del cuerpo de válvula (324), puede bloquear total o parcialmente el flujo de líquido a través del por lo menos un orificio (323a; 323b; 323c).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes: - el canal (308) presenta una entrada que está acoplada al tubo colector de permeado (105; 205; 305), y una salida que está acoplada a la salida para el permeado,
- el cuerpo de válvula (324) es de forma cilíndrica hueca y presenta un pasaje central con una entrada en un extremo del cuerpo de válvula y con una salida en el otro extremo del cuerpo de válvula,
- la salida del pasaje central está acoplada a la salida (117; 217; 317) para el concentrado integrada en la unidad base (101; 201; 301),
- la entrada del pasaje central está acoplada a la abertura de salida (109; 209; 309) para el concentrado, en particular insertada en la misma.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes:
- la posición del cuerpo de válvula (324) dentro del canal (308a) se puede ajustar por medio de un elemento de posicionamiento (331) que provoca un desplazamiento axial del cuerpo de válvula (324) dentro del canal (308a),
- el elemento de posicionamiento (331) se asienta de forma giratoria sobre una rosca (332) y, como resultado de un giro, experimenta un desplazamiento en dirección axial,
- el elemento de posicionamiento (331) está acoplado al cuerpo de válvula (324) de tal forma que un desplazamiento del elemento de posicionamiento (331) en dirección axial provoca un desplazamiento axial del cuerpo de válvula (324),
- el elemento de posicionamiento (331) está diseñado como una caperuza.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por lo menos por una de las características siguientes:
- la posición del cuerpo de válvula (324) dentro del canal (308a) se puede ajustar por medio de un elemento de posicionamiento que provoca una rotación del cuerpo de válvula (324) dentro del canal (308a), - el elemento de posicionamiento está conectado de forma solidaria en rotación al cuerpo de válvula (324).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta un dispositivo de regulación (119; 219) para controlar y/o regular el caudal del permeado y/o del concentrado que salen del dispositivo de ósmosis inversa (102; 202; 302).
11. Procedimiento de tratamiento de agua salina por medio de ósmosis inversa, caracterizado por que el tratamiento se realiza por medio de un dispositivo (100; 200; 300) según la reivindicación 1.
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