ES2915386T3

ES2915386T3 - Elemento de separación con una red tridimensional de circulación para el medio fluido a tratar

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Publication number: ES2915386T3
Application number: ES16733633T
Authority: ES
Inventors: Philippe Lescoche; Jérôme Anquetil
Original assignee: Technologies Avancees et Membranes Industrielles SA
Current assignee: Technologies Avancees et Membranes Industrielles SA
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2022-06-22
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: HK1250498A1; WO2016193573A1; RU2710430C2; FR3036626B1; RU2017146201A; HUE058767T2; FR3036626A1; US20180140990A1; DK3302768T3; EP3302768B1; EP3302768A1; BR112017024711A2; RU2017146201A3; PL3302768T3; US11413562B2; JP6953314B2; CN107708844B; JP2018520848A; BR112017024711B1; PT3302768T

Abstract

Elemento monobloque de separación de un medio fluido a tratar en un filtrado y un retentado, comprendiendo dicho elemento de separación un soporte monobloque rígido poroso (2) realizado en un mismo material y que presenta por un lado, en su periferia, una pared perimétrica (21) continua entre, por un lado del soporte poroso, una entrada (4) para el medio fluido a tratar, y, por el otro lado del soporte poroso, una salida (5) para el retentado, y, por otro lado, interiormente, por lo menos una superficie recubierta por lo menos por una capa separadora (6) y que delimita una estructura abierta formada por unos espacios vacíos (3) para la circulación del medio fluido a tratar, con vistas a recuperar en la periferia del soporte poroso, un filtrado que ha atravesado la capa separadora y el soporte poroso, caracterizado por que los espacios vacíos (3) para el paso del medio fluido a tratar que están delimitados por la superficie del soporte recubierta con la capa separadora (6), están dispuestos en el soporte poroso para crear dentro del soporte poroso, por lo menos una primera red de circulación para el medio fluido a tratar (R1, R2, ⋯, RK) que comprende por lo menos dos circuitos de circulación (R11, R12, ⋯) para el medio fluido a tratar, interconectados entre sí, entre la entrada (4) y la salida (5) del soporte poroso.

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de separación con una red tridimensional de circulación para el medio fluido a tratar

La presente invención se refiere al campo técnico de los elementos de separación de un medio fluido a tratar en un filtrado y un retentado, denominados comúnmente membranas de filtración.

Más precisamente, la invención se refiere a nuevas geometrías de soporte poroso que permiten aumentar el área de superficie filtrante de estos elementos de separación.

Los procedimientos de separación que utilizan unas membranas se utilizan en numerosos sectores, en particular en el medio ambiente para la producción de agua potable y el tratamiento de los efluentes industriales, en la industria química, petroquímica, farmacéutica, agroalimentaria y en el campo de la biotecnología.

Una membrana constituye una barrera selectiva y permite, bajo la acción de una fuerza de transferencia, el paso o la detención de ciertos componentes del medio a tratar. El paso o la detención de los componentes resulta de su tamaño con relación al tamaño de los poros de la membrana que se comporta entonces como un filtro. En función del tamaño de los poros, estas técnicas se denominan microfiltración, ultrafiltración o nanofiltración.

Existen unas membranas de estructuras y texturas diferentes. Las membranas están constituidas, generalmente, por un soporte poroso que asegura la resistencia mecánica de la membrana y da también la forma, y, por lo tanto, determina la superficie filtrante de la membrana. En este soporte, se depositan una o varias capas de algunos micrómetros de grosor que aseguran la separación y denominadas capas separadoras, capas de filtración, capas de separación, o capas activas. Durante la separación, la transferencia del fluido filtrado se efectúa a través de la capa separadora, después este fluido se esparce en la textura porosa del soporte para dirigirse hacia la pared exterior del soporte poroso. Esta parte del fluido a tratar que ha atravesado la capa de separación y el soporte poroso se denomina permeado o filtrado y se encuentra recuperada por una cámara de recogida o espacio periférico que rodea la membrana. La otra parte se denomina retentado y, la mayoría de las veces, es reinyectada en el fluido a tratar aguas arriba de la membrana, gracias a un circuito de circulación.

De manera clásica, el soporte se fabrica, en primer lugar, según la forma deseada por extrusión, después se sinteriza a una temperatura y durante un tiempo suficiente para asegurar la solidez requerida, conservando al mismo tiempo en el soporte obtenido la textura porosa abierta e interconectada deseada. Este procedimiento obliga a obtener uno o varios canales rectilíneos en cuyo interior se depositan y sinterizan después la o las capas separadoras. Los soportes son tradicionalmente de forma tubular y comprenden uno o varios canales rectilíneos dispuestos paralelamente al eje central del soporte. En la patente EP 0778073, la superficie interna de los canales es lisa y no presenta ninguna irregularidad, mientras que en la patente GB 2223690, el perfil de los canales está en forma de estrella. En la solicitud de patente WO 96/28241, el canal presenta una forma helicoidal.

Al estar el volumen interior del soporte definido y limitado por sus dimensiones exteriores, y al ser el área de la superficie filtrante proporcional al número de canales, se ha constatado que el área de las superficies filtrantes de las membranas de filtración fabricadas a partir de soportes que tienen dichas geometrías se topa con un techo y presenta, por lo tanto, unas prestaciones limitadas en términos de caudal.

El principio de cualquier separación tangencial que emplea elementos de filtración radica en una transferencia selectiva, cuya eficacia depende de la selectividad de la membrana (la capa activa) y de la permeabilidad (flujo) del elemento de filtración considerado en su totalidad (soporte capa activa).

El rendimiento de un elemento de filtración es, además de la eficacia de la transferencia selectiva descrita anteriormente, directamente proporcional al área de la superficie filtrante involucrada.

La relación S/V en la que S es el área de la superficie de intercambio de la membrana y V es el volumen del elemento de separación permite caracterizar la compacidad de una membrana:

S Área de la superficie filtrante

Compacidad = — = — ---------- ;------------------:——------ —

V Volumen del elemento de filtración

Han aparecido histórica y cronológicamente en el mercado unos elementos de separación tubulares cilíndricos monocanales, y después unos elementos de separación tubulares multicanales.

Los primeros elementos de separación multicanales, de los cuales uno de los intereses, además del aumento del área total de la superficie filtrante, reside en la obtención de canales de pequeños diámetros hidráulicos sin riesgos de fragilidad para el elemento de separación, comprendían exclusivamente unos canales de secciones rectas circulares.

La generación siguiente abandonó los canales circulares con el fin de ocupar mejor el volumen interno del tubo, aumentar la compacidad e incrementar las posibilidades de turbulencias.

Así, por ejemplo, una membrana que tiene un diámetro exterior de 25 mm y una longitud de 1178 mm desarrolla una superficie filtrante de 0,155 m2 cuando tiene siete canales circulares que tienen un diámetro hidráulico de 6 mm, y una superficie filtrante de 0,195 m2 cuando tiene ocho canales no circulares que tienen asimismo un diámetro hidráulico de 6 mm.

Los cálculos de las compacidades para estas dos membranas dan los resultados siguientes:

Compacidad²== 1,25 x Compacidadi

Se ha constatado gracias a estos dos ejemplos que, con igual diámetro hidráulico y para unos elementos de separación idénticos en formas y en dimensiones exteriores, el paso de canales de sección circular a unos canales de sección no circular permite aumentar en un 25% el valor de la compacidad.

La tabla de la figura 1 ilustra estas tres grandes familias de membranas fabricadas a partir de soportes tubulares extruidos, y da para cada una su compacidad S/V. Es admitido habitualmente por el experto en la materia que los grosores de pared entre los canales están limitados hacia los grosores reducidos por el propio procedimiento de extrusión debido a parámetros físicos tales como, principalmente, las dimensiones de las partículas de materias distribuidas en la pasta extruida y el nivel de plasticidad de esta pasta con respecto a la presión necesaria para que la pasta pase la hilera.

El dimensionamiento de los canales en el interior de un elemento de separación obtenido por extrusión está limitado por lo tanto, además de las consideraciones de resistencia mecánica y de flujo de filtrado en la propia porosidad del soporte poroso, por las fuerzas de fricción que, entre la pasta cerámica y la hilera, generan un riesgo de desgarramiento y/o de fisuración.

La compacidad de los elementos de separación obtenidos por extrusión tiende, por lo tanto, hacia un límite alto y la presente invención se propone remediar los inconvenientes de las soluciones anteriores proporcionando nuevos elementos de separación para los cuales los espacios reservados para la circulación interna del fluido a tratar forman unas estructuras tridimensionales interconectadas creadoras de superficies apropiadas para aumentar en dichos elementos de separación, la compacidad expresada por la relación S/V descrita anteriormente, por un lado, y para los cuales los grosores de los elementos estructurales que forman un esqueleto pueden ser del orden de algunas décimas de milímetros, por otro lado.

Para alcanzar dichos objetivos, el elemento de separación es un elemento monobloque de separación de un medio fluido a tratar en un filtrado y un retentado, comprendiendo dicho elemento de separación un soporte monobloque rígido poroso realizado en un mismo material y que presenta, por un lado, en su periferia, una pared perimétrica continua entre, por un lado del soporte poroso, una entrada para el medio fluido a tratar, y por otro lado del soporte poroso, una salida para el retentado, y por otro lado, interiormente, por lo menos una superficie recubierta por lo menos por una capa separadora y que delimita una estructura abierta formada por unos espacios vacíos para la circulación del medio fluido a tratar, con vistas a recuperar, en la periferia del soporte poroso, un filtrado que ha atravesado la capa separadora y el soporte poroso.

Según la invención, los espacios vacíos para el paso del medio fluido a tratar que están delimitados por la superficie del soporte recubierta con la capa separadora están dispuestos en el soporte poroso para crear dentro del soporte poroso, por lo menos una primera red de circulación para el medio fluido a tratar que comprende por lo menos dos circuitos de circulación para el medio fluido a tratar, interconectados entre sí, entre la entrada y la salida del soporte poroso.

En el marco de la invención, los nuevos elementos de separación tienen internamente unas geometrías moduladas de tal manera que es la puesta en comunicación de espacios vacíos cuyas formas y dimensiones pueden variar dentro de un mismo elemento por una parte, y la multiplicación de los circuitos de circulación así formados por otro lado, las que permiten hacer que crezca el área de la superficie filtrante total de estos nuevos elementos de separación así diseñados hasta unos valores de compacidad de 2000 m2/m3 y más.

El elemento de separación según la invención comprende además en combinación, una y/u otra de las características adicionales siguientes:

- los espacios vacíos para el paso del medio fluido están dispuestos en el soporte poroso para crear dentro del soporte poroso, por lo menos una segunda red que comprende uno o varios circuitos de circulación para el medio fluido, interconectados o no entre sí, entre la entrada y la salida del soporte poroso;

- por lo menos un espacio vacío para la recuperación del filtrado está dispuesto en el soporte poroso desembocando a través de la pared perimétrica del soporte poroso;

- cada estructura abierta está limitada cada una por una sola y misma superficie continua entre la entrada y la salida del soporte poroso, estando en todas partes en contacto con el medio fluido sin presentar ningún espacio ciego, definiendo esta estructura abierta unas estructuras tridimensionales a partir de la pared perimétrica del soporte poroso;

- las estructuras tridimensionales tienen una identidad y una continuidad de material y de textura porosa hasta la pared perimétrica;

- la estructura abierta define unas estructuras tridimensionales con unas configuraciones geométricas no repetitivas;

- la estructura abierta define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón inscrito en una unidad de volumen del soporte poroso que forma una malla en cuyo interior se deja vacío un espacio morfológicamente predefinido para la circulación del fluido a tratar, realizándose dicha repetición por un lado, por una yuxtaposición perfecta o parcial del o de los patrones siguiendo por lo menos una dimensión del espacio y por otro lado, de tal manera que se obtenga la continuidad de circulación para el medio fluido entre los espacios vacíos de las unidades de volumen y la continuidad del material poroso para la evacuación del filtrado;

- la estructura abierta define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón sin variación, ni de la forma ni de las dimensiones del patrón;

- la estructura abierta define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón cuyas dimensiones varían gradualmente de manera isomórfica siguiendo por lo menos una dirección, y/o la morfología varía gradualmente de manera isométrica siguiendo por lo menos una dirección;

- un patrón y la malla que le está asociada pueden presentar una o varias simetrías de entre la lista siguiente:

• una simetría central;

• una simetría ortogonal con respecto a una recta;

• una simetría especular con respecto a un plano;

• una simetría por rotación;

• una simetría por similitud;

- la repetición del o de los patrones presenta una simetría en relación con la simetría externa del soporte;

- el soporte poroso está realizado en un material orgánico o inorgánico;

- un soporte poroso y por lo menos una capa separadora depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por una cerámica, seleccionada de entre los óxidos, los nitruros, los carburos o por otros materiales cerámicos, y sus mezclas, y, en particular, por óxido de titanio, por alúmina, porzirconio o una de sus mezclas, pornitruro de titanio, pornitruro de aluminio, por nitruro de boro, por carburo de silicio, por carburo de titanio eventualmente en mezcla con otro material cerámico;

- un soporte poroso y por lo menos una capa separadora depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por un polímero adecuado para la separación considerada y depositadp a partir de un colodión de este polímero;

- el soporte poroso presenta un diámetro medio de poros que pertenece al intervalo que va de 1 |im a 100 |im.

La descripción siguiente, con referencia a las figuras adjuntas, permite comprender mejor la invención.

La figura 1 es una tabla que proporciona los valores de compacidad S/V para diferentes elementos de separación conocidos de la técnica anterior.

La figura 2A es una vista en sección en alzado de un primer ejemplo de realización de un elemento de separación de acuerdo con la invención.

La figura 2B es una vista desde abajo del elemento de separación ilustrado en la figura 2A.

La figura 2C es una vista en sección tomada según las líneas C-C del elemento de separación ilustrado en la figura 2A.

La figura 2D es una vista desde arriba del elemento de separación ilustrado en la figura 2A.

La figura 3A ilustra una malla cúbica elemental dentro de la cual los espacios vacíos forman un patrón cruciforme de simetría central.

Las figuras 3B y 3C son unas vistas respectivamente en perspectiva y en planta que ilustran el entrelazado de dos circuitos realizados por el entrelazado del patrón ilustrado en la figura 3A.

La figura 3D ilustra otro ejemplo de realización de una estructura de doble circuito que resulta de la combinación de un patrón de simetría cúbica y de un patrón de simetría tetraédrica.

Las figuras 4A a 4D ilustran la realización de una estructura abierta formada por la repetición de un patrón de forma cruciforme de simetría central con respecto al centro de una malla cúbica en el que se inscribe el patrón. Las figuras 5A y 5B ilustran dos otras dos formas de realización de un patrón en una malla elemental cúbica. Las figuras 6A a 6D ilustran una variante de realización de un soporte poroso en el que se realiza una estructura abierta que define unas estructuras tridimensionales mediante la repetición de un patrón cuyas dimensiones varían gradualmente de manera isomórfica siguiendo tres direcciones del espacio.

Las figuras 7A y 7B son unas vistas respectivamente en sección longitudinal y transversal de un ejemplo de realización de un soporte poroso cuya estructura abierta define unas estructuras tridimensionales con unas configuraciones geométricas no repetitivas.

La figura 8A es una vista en sección en alzado de un ejemplo de realización de un elemento de separación de acuerdo con la invención, que prevé crear una red de circulación para el filtrado.

La figura 8B es una vista desde abajo del elemento de separación ilustrado en la figura 8A.

La figura 8C es una vista en sección tomada según las líneas C-C del elemento de separación ilustrado en la figura 8A.

La figura 8D es una vista desde arriba del elemento de separación ilustrado en la figura 2.

La figura 9 es una vista en sección longitudinal de otro ejemplo de realización de un elemento de separación de acuerdo con la invención.

La figura 9A es una vista lateral tomada respectivamente según las flechas A-A de la figura 9.

Las figuras 9B a 9I son unas vistas en sección transversal tomadas respectivamente según las flechas B a I de la figura 9.

Preliminarmente, se darán algunas definiciones de los términos utilizados en el marco de la invención.

Por diámetro medio de poros, se entiende el valor d50 de una distribución volúmica para la cual el 50% del volumen total de los poros corresponde al volumen de los poros del diámetro inferior a este d50. La distribución volúmica es la curva (función analítica) que representa las frecuencias de los volúmenes de los poros en función de su diámetro. El d50 corresponde a la mediana que separa en dos partes iguales el área situada bajo la curva de las frecuencias obtenida por penetración de mercurio, para unos diámetros medios de poros superiores o iguales a 4 nm o por adsorción de gas, y en particular de N2, cuando los diámetros medios de poros son inferiores a 4 nm, estando estas dos técnicas consideradas como referencias en el marco de la invención para la medición del diámetro medio de los poros. En particular, se podrán utilizar las técnicas descritas en:

- la norma ISO 15901-1; 2005, en lo que se refiere a la técnica de medición por penetración de mercurio; - las normas ISO 15901-2 :2006 e ISO 15901-3 :2007, en lo que se refiere a la técnica de medición por adsorción de gas.

La invención propone unos elementos de separación por flujo tangencial de un medio fluido a tratar en un filtrado y un retentado, que comprende un soporte poroso monolítico cuya geometría se selecciona para delimitar, en el interior del soporte poroso, unos circuitos de circulación del medio fluido a tratar, interconectados entre sí. Dichos soportes monolíticos, definidos como de una sola pieza en un solo y mismo material, homogéneo y continuo en todo su conjunto, sin soldadura ni aportes exógenos, no se pueden realizar mediante las técnicas tradicionales de extrusión pero se pueden realizar por el contrario, por ejemplo, mediante unas técnicas aditivas tales como las descritas, por ejemplo, en la solicitud de patente FR 3006606.

El objeto de la invención tiene como objetivo los elementos de separación de un medio fluido por filtración tangencial, denominados comúnmente membranas de filtración. De manera general y como se ilustra en las figuras 2A a 2D, dichos elementos de separación 1 comprenden un soporte monobloque rígido poroso 2 realizado en un mismo material. Para este tipo de elementos de separación, el cuerpo que constituye el soporte 2 presenta una textura porosa. Esta textura porosa se caracteriza por el diámetro medio de los poros deducido de su distribución medida por porometría por penetración de mercurio.

La textura porosa del soporte es abierta y forma una red de poros interconectados, lo cual permite que el fluido filtrado por la capa separadora de filtración atraviese el soporte poroso y sea recuperado en la periferia. Es habitual medir la permeabilidad al agua del soporte para calificar la resistencia hidráulica del soporte, lo cual permite confirmar al mismo tiempo la interconexión de la textura porosa. En efecto, en un medio poroso, el flujo estacionario de un fluido viscoso incompresible se rige por la ley de Darcy. La velocidad del fluido es proporcional al gradiente de la presión e inversamente proporcional a la viscosidad dinámica del fluido, a través de un parámetro característico denominado permeabilidad, que se puede medir, por ejemplo, según la norma francesa NF X 45-101 de diciembre de 1996.

La mayoría de las veces, el soporte poroso 2 está realizado en un material inorgánico no metálico. Preferentemente, el soporte poroso 2 está constituido por una cerámica, seleccionada de entre los óxidos, los nitruros, los carburos o por otros materiales cerámicos y sus mezclas, y, en particular, de entre el óxido de titanio, la alúmina, el zirconio, y sus mezclas, el nitruro de titanio, el nitruro de aluminio, el nitruro de boro, y el carburo de silicio eventualmente en mezcla con otro material cerámico. Se debe observar que el soporte poroso puede estar realizado también en un material orgánico o inorgánico puramente metálico. Por ejemplo, el soporte poroso 2 está realizado en un metal puro como el aluminio, el zinc, el cobre, el titanio o en forma de una aleación de varios de estos metales o de aceros inoxidables. Por ejemplo, el soporte poroso 2 presenta un diámetro medio de poros que pertenece al intervalo que va de 1 |im a 100 |im.

Sea cual sea el material utilizado, la invención utiliza el método descrito en la solicitud de patente FR 3006606, en la que la fabricación del soporte utiliza un método aditivo.

El soporte poroso 2 comprende internamente por lo menos una estructura abierta 3 formada por unos espacios vacíos para la circulación del medio fluido a tratar. Estos espacios vacíos 3 corresponden a unas zonas del soporte poroso que no comprenden ningún material poroso. Estos espacios vacíos 3 están dispuestos dentro del soporte poroso 2, de manera que este soporte poroso presente en la periferia una pared perimétrica 21 continua entre una entrada 4 para el medio fluido situada por un lado del soporte poroso, y una salida 5 para el retentado situada por el otro lado del soporte poroso.

En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 2A a 2D, el soporte poroso 2 presenta la forma de un cilindro de sección circular. Evidentemente, la forma del soporte poroso 2 se da simplemente a título de ilustración de manera que el soporte poroso 2 puede tener todas las formas posibles. En este ejemplo ilustrado, el soporte poroso 2 es un elemento alargado cuya entrada 4 para el medio fluido a tratar está situada en uno de los extremos del soporte poroso, mientras que la salida 5 para el retentado está situada en el extremo opuesto del soporte poroso. Así, la estructura abierta formada por los espacios vacíos 3 dispuestos dentro del soporte poroso se comunica por un lado, con la entrada 4 del medio fluido a tratar y por el otro lado, con la salida 5 para el retentado. Como se ilustrará en la continuación de la descripción, el medio fluido entra o sale respectivamente de la entrada 4 o de la salida 5 del soporte poroso, por una o varias aberturas separadas. En otras palabras, la estructura abierta 3 para la circulación del medio fluido está dispuesta en el soporte poroso 2 para desembocar por un lado, en el lado de entrada del soporte poroso por una o varias aberturas que forman la entrada 4 y por otro lado, en el lado de salida del soporte poroso por una o varias aberturas que forman la salida 5.

La parte del soporte poroso 2 que delimita la estructura abierta 3 presenta una superficie recubierta por lo menos por una capa separadora 6, destinada a estar en contacto con el medio fluido a tratar, que circula por el interior de la estructura abierta 3. Una parte del medio fluido a tratar atraviesa la capa separadora 6 y el soporte poroso 2, de manera que esta parte tratada del fluido, denominada filtrado o permeado, fluya por la pared perimétrica o la superficie exterior 21 del soporte poroso. El filtrado se recupera en la superficie periférica del soporte poroso mediante cualquier medio apropiado.

La capa separadora de filtración 6 que recubre las paredes de la estructura abierta 3 asegura la filtración del medio fluido a tratar. En otras palabras, la estructura abierta 3 desprovista de material poroso se encuentra rodeada entre la entrada 4 y la salida 5 por la capa separadora de filtración 6. Las capas separadoras de filtración, por definición, deben tener un diámetro medio de poros inferior al del soporte poroso 2. Las capas separadoras delimitan la superficie del elemento de separación por flujo tangencial destinada a estar en contacto con el fluido a tratar y sobre la cual circulará el fluido a tratar.

Un elemento de separación, por flujo tangencial, presenta generalmente una longitud de 1 metro a 1,5 metros. La sección de un elemento de separación por flujo tangencial presenta la mayoría de las veces una superficie de 0,8 cm2 a 14 cm2 Los grosores de las capas separadoras de filtración varían típicamente entre 1 y 100 |im de grosor. Evidentemente, para asegurar su función de separación y servir de capa activa, las capas separadoras presentan un diámetro medio de poros inferior al diámetro medio de poros del soporte. La mayoría de las veces, el diámetro medio de poros de las capas separadoras de filtración es por lo menos inferior en un factor 3, y preferentemente en por lo menos un factor 5 con respecto al del soporte.

Los conceptos de capas separadoras de microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración son bien conocidos por el experto en la materia. Se admite, generalmente, que:

- las capas separadoras de microfiltración presentan un diámetro medio de poros comprendido entre 0,1 y 2 |im;

- las capas separadoras de ultrafiltración presentan un diámetro medio de poros comprendido entre 0,01 y 0,1 |im;

- las capas separadoras de nanofiltración presentan un diámetro medio de poros comprendido entre 0,5 y 10 nm.

Es posible que esta capa de micro o de ultrafiltración se deposite directamente sobre el soporte poroso (es el caso de una capa de separación monocapa), o también sobre una capa intermedia de diámetro medio de poros menor, depositada a su vez directamente sobre el soporte poroso. La capa de separación puede, por ejemplo, ser a base de, o estar constituida exclusivamente por, uno o varios óxidos metálicos, carburo o nitruro u otras cerámicas. En particular, la capa de separación está constituida por lo menos por una capa separadora depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por una cerámica, seleccionada de entre los óxidos, los nitruros, los carburos o por otros materiales cerámicos y sus mezclas, y, en particular, por óxido de titanio, por alúmina, por zirconio o una de sus mezclas, por nitruro de titanio, por nitruro de aluminio, por nitruro de boro, por carburo de silicio, por carburo de titanio eventualmente en mezcla con otro material cerámico. Por otro lado, la capa separadora 6 puede estar constituida por lo menos por una capa separadora depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por un polímero adaptado para la separación considerada y depositado a partir de un colodión de este polímero.

Según una característica esencial de la invención, los espacios vacíos 3 para el paso del medio fluido a tratar están dispuestos en el soporte poroso 2 para crear, dentro del soporte poroso, por lo menos una primera red R1 y, de manera general, K redes R1, R2, ..., RK, con por lo menos una red R1 que comprende por lo menos dos circuitos R11, R12 de circulación para el medio fluido a tratar y, de manera general, N circuitos R1-i, R12, ..., R1ⁿ, interconectados entre sí (siendo N mayor o igual a 2), entre la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso. Así, el medio fluido circula por lo menos en una primera red R1 que comprende por lo menos dos circuitos R1-i, R12 de circulación que se comunican cada uno con la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso, comunicándose estos dos circuitos R1-i, R12 de circulación entre sí entre la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso. Evidentemente, una parte del medio fluido a tratar que circula en estas redes y circuitos atraviesa la capa separadora 6 y el soporte 2 de manera que esta parte tratada, denominada permeado o filtrado, sea recuperada en la superficie periférica del soporte.

Se debe observar que el medio fluido puede circular en por lo menos una segunda red R2 que comprende un circuito de circulación R21 o una serie de circuitos de circulación R2-i, R22, R23, ... conectados entre sí. Cada una de estas redes R1, R2, ..., R2K se considera como independiente con respecto a las otras redes en el sentido en el que el medio fluido a tratar que circula en el o los circuitos de una red no circula en el o los circuitos de otra red.

Durante su trayectoria dentro del soporte poroso 2 en la primera red R1, el medio fluido a tratar es apto para encontrar por lo menos o bien una bifurcación o separación que lleva al medio fluido a separarse en varias partes (por lo menos dos) para seguir unas trayectorias diferentes, y/o o bien una unión que lleva a la reunión de varias partes del medio fluido a tratar (por lo menos dos) procedentes de trayectorias diferentes. Así, los circuitos R1-i, R12 de circulación de la red R1 se comunican entre sí por unos cruces o unas interconexiones 9 dispuestos dentro del soporte poroso.

Evidentemente, el número de circuitos de circulación del medio fluido a tratar que forman una red puede variar entre 2 y N, siendo N un número entero. Asimismo, el número de interconexiones 9 entre los circuitos de circulación puede variar de 1 a M. Estas interconexiones están dispuestas entre los circuitos de circulación formando una red de circulación. Asimismo, se debe observar que los circuitos de circulación se comunican con la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso, en unas zonas comunes o separadas del soporte poroso.

En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 2A a 2D, el soporte poroso 2 comprende una primera red R1 de circulación para el medio fluido a tratar que comprende dos circuitos R1-i, R12 de circulación para el medio fluido, que presenta una entrada común 4 y dos aberturas distintas que forman la salida 5. Estos dos circuitos R11, R12 de circulación tienen un tramo común desde la entrada 4 hasta una interconexión 9 que permite que los dos circuitos R11, R12 de circulación se interconecten entre sí. A partir de la interconexión 9, el medio fluido a tratar se separa en dos partes hasta la salida 5. Los dos circuitos R11, R12 de circulación desembocan así a nivel de la salida 5 según dos aberturas distintas.

Evidentemente, el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 2A a 2D se da a título ilustrativo del principio de la invención. Como se ha explicado anteriormente, el número de circuitos R11, R12, ..., R1ⁿde circulación que forman una red puede ser cualquiera. Asimismo, las interconexiones 9 dispuestas en los circuitos de circulación están en un número cualquiera, siendo este número idéntico o diferente en los diferentes circuitos de circulación.

En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 2A a 2D, el soporte poroso 2 comprende una segunda red R2 que comprende un único circuito R21 de circulación para el medio fluido, que se comunica con la entrada 4 y la salida 5. Este único circuito R21 de circulación de la segunda red R2 no se comunica con ninguno de los circuitos de circulación de la primera red R1. Evidentemente, esta segunda red R2 puede comprender varios circuitos de circulación para el medio fluido, interconectados entre sí, entre la entrada y la salida del soporte poroso, tal como se ha explicado anteriormente.

Se desprende de la descripción anterior que los espacios vacíos 3 dispuestos en el soporte poroso para el paso del medio fluido definen una o varias estructuras abiertas que corresponden cada una a una red. Según una característica ventajosa, cada estructura abierta está limitada cada una por una sola y misma superficie continua entre la entrada y la salida del soporte poroso, estando en todas partes en contacto con el medio fluido a tratar sin presentar ningún espacio ciego. En otras palabras, los espacios vacíos están dispuestos con el fin de no crear unas zonas de retención para el medio fluido en las que se pueda estancar el medio fluido a tratar. Tal es el caso, por ejemplo, de un tramo de circuito ciego cuya entrada y salida del medio fluido están situadas en el mismo lugar, considerando el sentido de circulación del fluido, estancándose o dando la vuelta el medio fluido entre la entrada/salida y el fondo del circuito ciego.

Según una característica ventajosa, se debe considerar que esta estructura abierta dispuesta para realizar una red de circuitos interconectados define unas estructuras tridimensionales hasta la pared perimétrica 21 del soporte poroso.

Según una característica de la invención, estas estructuras tridimensionales tienen una identidad y una continuidad de material y de textura porosa hasta el exterior de la pared perimétrica 21. En otras palabras, el material constitutivo de estas estructuras tridimensionales es idéntico y presenta una textura porosa constante con un margen de precisión del procedimiento de fabricación.

Según una característica ventajosa de realización, las estructuras tridimensionales están formadas por la repetición de por lo menos un patrón 11 inscrito en una unidad de volumen del soporte poroso que forma una malla 12, en cuyo interior se deja vacío un espacio 3 morfológicamente predefinido para la circulación del fluido a tratar. La repetición del patrón 11 se realiza por un lado, mediante una yuxtaposición perfecta o parcial del o de los patrones según por lo menos una dimensión del espacio y por otro lado, de tal manera que se obtenga la continuidad de circulación para el medio fluido entre los espacios vacíos 3 de las unidades de volumen y la continuidad del material poroso para la evacuación del filtrado.

La figura 3A ilustra una malla cúbica 12 elemental dentro de la cual los espacios vacíos 3 para formar la estructura es un patrón cruciforme 11 de simetría central. El patrón 11 presenta una forma en cruz en un plano con, en el ejemplo ilustrado, una sección cuadrada para las diferentes partes del patrón.

La utilización de dicha malla 12 asociada con dicho patrón 11 encuentra, en el marco de la invención, una aplicación particularmente ventajosa en el caso en el que la estructura esté formada por el entrelazado de dos circuitos de circulación idénticos.

Para simplificar la descripción de esta estructura, se propone caracterizar una malla cúbica 12 que envuelve un patrón cruciforme simétrico 11 siendo c el lado de esta malla cúbica 12 en la que se inscribe el patrón, siendo a la cota que caracteriza la abertura cuadrada del patrón que enrasa con el borde de la malla, y siendo L la longitud característica de cada parte de red de sección cuadrada, la superficie filtrante del patrón se da mediante la fórmula siguiente:

^Spatrón= 6 x (4a x L)

siendo

c — a

L =

2

se obtiene:

Valiendo el volumen de la malla Vmaiia = c3, la compacidad del elemento de separación obtenido por el apilamiento y la yuxtaposición de esta malla que contiene este patrón se obtiene con la fórmula siguiente:

Si el circuito obtenido se equipara con una composición de canales de sección cuadrada interconectados, su diámetro hidráulico Dh es entonces igual a a, y resulta posible comparar la compacidad de dicha estructura objeto de la invención, formada por dos circuitos de este tipo, con las compacidades descritas anteriormente para los elementos de separación obtenidos por extrusión.

Un elemento de separación así fabricado, con una a fijada en 3,47 mm y un c igual a 7,94 mm, tiene un grosor e de material poroso mínimo que separa los dos circuitos igual a 0,5 mm y una compacidad intrínseca igual a:

lo cual corresponde a una compacidad de 743,7 m2/m3 que se compara con un elemento de filtración obtenido por extrusión de diámetro exterior de 25 mm, de una longitud de 1178 mm y que tiene veintitrés canales no circulares rectilíneos de diámetro hidráulico Dh=3,47 mm, constatándose una ganancia en compacidad del orden del 30%.

Las figuras 3B y 3C ilustran y acotan el entrelazado de los dos circuitos realizados por el entrelazado del patrón ilustrado en la figura 3A.

La misma construcción de una estructura de dobles circuitos idénticos da, para un diámetro hidráulico Dh de 1,60 mm, en comparación con un elemento de filtración obtenido por extrusión de diámetro exterior de 20 mm y de una longitud de 1178 mm que tiene sesenta y un canales no circulares rectilíneos de diámetro hidráulico Dh=1,60 mm, una ganancia en compacidad del 28%:

La misma construcción de una estructura de dobles circuitos idénticos da, para un diámetro hidráulico Dh de 6,00 mm, en comparación con un elemento de filtración obtenido por extrusión de diámetro exterior de 25 mm y de una longitud de 1178 mm que tiene ocho canales no circulares rectilíneos de diámetro hidráulico Dh=6,00 mm, una ganancia en compacidad del 36%:

La figura 3D ilustra otro ejemplo de realización de una estructura de dobles circuitos que resulta de la combinación de un patrón de simetría cúbica 11 y de un patrón de simetría tetraédrica 111. El circuito formado por los vacíos interconectados sigue para el primero, las aristas y las diagonales de las caras de un cubo y, para el segundo, las aristas de un octaedro colocado en el centro del mismo cubo.

Esta combinación de dos patrones conduce a la construcción de una mono-red para la cual se constata que la malla elemental, cúbica, contiene un conjunto de espacios vacíos interconectados de patrón tetraédrico regular.

El apilamiento de este tipo de patrón en las tres direcciones del espacio, imponiendo al patrón unas rotaciones sucesivas con el fin de que los espacios vacíos de las aristas del tetraedro coincidan y se yuxtapongan de manera repetitiva y continua permite obtener, volviendo a considerar, a modo de ejemplo y de comparación, los mismos elementos de separación extruidos y los tres mismos diámetros hidráulicos utilizados en el ejemplo 1, los nuevos valores de compacidad siguientes:

Con dicha estructura se constatan unas ganancias en compacidad del 66%, 72% y 123% para, respectivamente, unos diámetros hidráulicos de 6 mm, 3,47 mm y 1,6 mm.

Las figuras 4A a 4D ilustran la realización de una estructura abierta 3 formada por la repetición de un patrón 11 de forma cruciforme de simetría central con respecto al centro de una malla cúbica 12 en el que se inscribe el patrón. Según este ejemplo, el patrón 11 presenta una forma en cruz en un plano con una sección circular para las diferentes partes del patrón. El patrón ilustrado en la figura 4A y correspondiente al espacio dejado vacío para la circulación del medio fluido se repite por apilamiento de la malla y del patrón, de manera idéntica según una, dos o las tres dimensiones del espacio.

Las figuras 5A y 5B ilustran otras dos formas de realización de un patrón 12 en una malla elemental cúbica 12. Los patrones ilustrados 11 son complementarios en el sentido en el que si el patrón ilustrado en la figura 5A corresponde al espacio vacío, entonces el patrón ilustrado en la figura 5B corresponde al material poroso, y viceversa. Cada patrón 11 comprende una esfera central 11a unida con la ayuda de ocho cilindros 11b orientados hacia una esquina de la malla, a ocho cuartos de esfera 11c que se apoyan cada uno sobre tres lados contiguos de la malla 12. La yuxtaposición de esta malla 12 permite obtener una estructura formada por esferas conectadas entre sí por unos cilindros.

Está claro que se puede considerar la utilización de patrones 11 con unas formas diversas. Por ejemplo, un patrón 11 y la malla que le está asociada pueden presentar una o varias simetrías de entre la lista siguiente:

- una simetría central;

- una simetría ortogonal con respecto a una recta;

- una simetría especular con respecto a un plano;

- una simetría por rotación;

- una simetría por similitud.

Asimismo, se debe observar que la repetición del o de los patrones 11 puede presentar una simetría en relación con la simetría externa del soporte. En este caso, el soporte poroso puede presentar un perfil externo variable, que presenta o no una simetría.

En los ejemplos anteriores, la estructura abierta 3 define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón 11 sin variación, ni de la forma, ni de las dimensiones del patrón.

Evidentemente, se puede considerar realizar la estructura abierta 3 que define unas estructuras tridimensionales mediante la repetición de por lo menos un patrón 11 cuyas dimensiones varían gradualmente de manera isomórfica según por lo menos una dirección y/o la morfología varía gradualmente de manera isométrica según por lo menos una dirección.

Las figuras 6A a 6D ilustran una variante de realización de un soporte 2 poroso en el que se realiza una estructura abierta 3 que define unas estructuras tridimensionales mediante la repetición de un patrón 11 cuyas dimensiones varían gradualmente de manera isomórfica según tres direcciones del espacio. Según esta variante, el patrón 11 ilustrado en la figura 6A está inscrito en una malla cuadrada 12 y comprende un cuadrado central 11a bordeado en dos lados adyacentes por dos rectángulos idénticos 11b y en sus otros dos lados adyacentes por dos trapecios idénticos 11c.

Yuxtaponiendo dicho patrón 11 en dos direcciones x e y, y haciendo que varíen gradualmente de manera isomórfica y ajustando progresivamente las dimensiones de los espacios correspondientes a los rectángulos 11b, cuadrado 11a y trapecio 11c, se puede obtener un soporte tal como el ilustrado en la figura 6B. Evidentemente, los patrones 11 periféricos están adaptados para no crear espacios ciegos susceptibles de generar unos espacios de retención duradera para el medio fluido. Se constata un incremento progresivo hacia la periferia del material poroso, que facilita la evacuación del filtrado. Esta yuxtaposición según las direcciones x e y forma, por su parte, un patrón (figura 6C) que, apilado de manera idéntica, por ejemplo ocho veces según una tercera dirección z, permite la formación de una estructura que se extiende de manera continua entre la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso 12 (figura 6D).

En los ejemplos de realización descritos anteriormente, la estructura abierta 3 define unas estructuras tridimensionales con unas configuraciones geométricas repetitivas. Las figuras 7A y 7B ilustran un ejemplo de realización de un soporte poroso 2 cuya estructura abierta 3 define unas estructuras tridimensionales con unas configuraciones geométricas no repetitivas. Así, las estructuras tridimensionales se realizan de manera desordenada sin repetición construyendo, evidentemente, una continuidad de material poroso para la evacuación del filtrado a través del material poroso y la continuidad de los espacios vacíos para la circulación del medio fluido entre la entrada 4 y la salida del soporte 12 sin crear zonas ciegas.

En los ejemplos anteriores, los espacios vacíos 3 se crean en el material poroso para permitir la circulación del medio fluido. Las figuras 8A a 8D ilustran un ejemplo de realización de un soporte poroso 2 en el que se dispone una red de recuperación para el filtrado RF que desemboca a través de la pared perimétrica 21 del soporte poroso. Evidentemente, dicha red de recuperación Rf para el filtrado es independiente de la o de las redes de circulación R1, R2, ..., RK para el medio fluido. Esta red de recuperación para el filtrado RF deja que una parte de material poroso constitutivo del soporte poroso, subsista entre este espacio vacío y unas redes de circulación, pero también entre este espacio vacío y los lados de entrada 4 y de salida 5 del soporte. Dicha red de recuperación para el filtrado RF se crea para facilitar la evacuación del filtrado hacia el exterior del soporte poroso.

Las figuras 9 a 9I ilustran otro ejemplo de un elemento de separación por flujo tangencial 1 de geometría tubular. El elemento de separación por flujo tangencial 1 comprende un soporte poroso 2 realizado en forma alargada que se extiende según un eje central longitudinal A, de manera que la estructura de este soporte poroso se califica como rectilínea. El soporte poroso 2 ilustrado en las figuras 9, 9I, tiene una sección recta transversal circular y presenta así una superficie exterior cilíndrica, pero la sección recta transversal podría ser cualquiera o poligonal.

El soporte poroso 2 está dispuesto para comprender internamente una única red de circulación 3 para el medio fluido a tratar que circula entre una entrada 4 y una salida 5. En el ejemplo ilustrado, la entrada 4 está situada en un extremo del soporte poroso 2 y la salida 5 en el otro extremo del soporte poroso 2. El soporte poroso 2 comprende unos espacios vacíos o unos pasos 3 para formar unos circuitos de circulación para el medio fluido a tratar. El soporte poroso 2 está dispuesto para comprender en toda su periferia, una pared perimétrica 21 que rodea los espacios vacíos o los pasos. La pared perimétrica 21 que está delimitada por la superficie exterior 22 del soporte poroso 2 se extiende de manera continua entre la entrada 4 y la salida 5.

El soporte poroso 2 comprende, a partir de su pared continua perimétrica 6, una disposición tridimensional de estructuras unidas unas a las otras, dejando que subsistan entre ellas los espacios vacíos 3 para el paso del medio fluido para crear una red de circulación que comprende una serie de circuitos de circulación R1, R1, ..., RK para el medio fluido, interconectados entre sí, entre la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso.

Como se ha explicado, las estructuras tridimensionales forman parte integrante del soporte poroso monobloque, es decir, que resultan de la propia geometría dada al soporte poroso y no son, de ninguna manera, unos elementos aplicados. El conjunto forma un mismo monobloque poroso, sin unión, ni interfaz, ni junta de ningún tipo. Existe una identidad y una continuidad de material y de textura porosa entre las estructuras tridimensionales y la pared perimétrica 21. Así, las estructuras tridimensionales son sólidas mecánica y químicamente de igual resistencia que la pared perimétrica 21.

En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 9 a 9I, los espacios vacíos 3 forman una sola red R1 que comprende una serie de circuitos de circulación R11, R12, ..., conectados entre sí, entre la entrada 4 y la salida 5 del soporte poroso. Según este ejemplo, los circuitos de circulación están realizados por los pasos o espacios vacíos 3 que se presentan en forma de siete canales periféricos a a g distribuidos según una circunferencia del soporte poroso, de un canal central h dispuesto en el centro del soporte poroso y de pasos de comunicación o de interconexiones 9 entre los canales.

Los canales a a h están realizados en el ejemplo ilustrado, paralelamente entre sí, en toda la longitud del soporte poroso. Entre la entrada 4 y la sección B-B, los canales a a h son independientes unos de los otros. A nivel de la sección B-B, los canales a a h están interconectados entre sí como aparece en la figura 9B. Más precisamente, se crean unos espacios libres o unas interconexiones 9, por un lado, entre los pares de canales periféricos próximos, es decir b-c, d-e, y f-g, y, por otro lado, entre el canal central h y el canal periférico que no se comunica con otro, es decir el canal a en el ejemplo ilustrado. Estos espacios libres o estas interconexiones 9 que subsisten debido a la disposición de estructuras tridimensionales constituyen unos pasos de comunicación entre los canales, extendiéndose estas interconexiones 9 en el ejemplo ilustrado de manera transversal con respecto a los canales.

En el ejemplo ilustrado, esta disposición de estructuras tridimensionales y de interconexiones se repite en diferentes secciones del soporte poroso, según un paso regular, efectuando una permutación circular a nivel de las interconexiones 9 entre los canales. Así, a nivel de la sección C-C del soporte poroso que sigue a la sección B-B considerando el sentido de circulación del medio fluido a tratar (figura 9C), los canales a a h están interconectados entre sí con creación de espacios libres o de interconexiones 9 entre los canales a-g, b-h, c-d y ef. Asimismo, a nivel de la sección D-D del soporte poroso que sigue la sección C-C considerando el sentido de circulación del medio fluido a tratar (figura 9D), los canales a a h están interconectados entre sí con creación de espacios libres o de interconexiones 9 entre los canales a-b, c-h, d-e y f-g.

En el ejemplo ilustrado, los canales a a h están interconectados entre la entrada y la salida, siete veces por interconexiones 9, de manera que el medio fluido a tratar que entra por la entrada 4 sea capaz de circular en cada uno de los canales hasta su salida 5. Los canales a a h y las interconexiones 9 forman juntos una serie de circuitos R1, R2, ..., RK interconectados entre sí.

Evidentemente, se puede prever realizar en el soporte poroso, una red con unos circuitos de circulación que presentan un número diferente de los descritos y unas interconexiones diferentes de las escogidas. En el mismo sentido, puede ser ventajoso realizar en el soporte poroso varias redes de circuitos de circulación del medio fluido interconectados entre sí, con los circuitos de una red que son independientes de los circuitos de las otras redes. Por ejemplo, el elemento de separación 1 puede comprender una primera red de circuitos interconectados entre sí formados por los canales a, h, e, d unidos entre sí, según diferentes secciones, por unos pasos de comunicación 9, una segunda red de circuitos interconectados entre sí formados por los canales b y c unidos entre sí, según por lo menos una, y de manera general, diferentes secciones, por unos pasos de comunicación 9, y una tercera red de circuitos interconectados entre sí, formados por los canales f y g unidos entre sí, según por lo menos una, y de manera general, diferentes secciones, por unos pasos de comunicación 9. Los circuitos de cada una de estas tres redes son independientes entre sí, es decir, que no se comunican entre sí.

Evidentemente, una red puede comprender un número más o menos elevado de circuitos de circulación interconectados entre sí, por unas interconexiones 9 repetidas según un paso regular o irregular. En el mismo sentido, los circuitos de circulación pueden presentar unas formas y unas dimensiones muy diversas. En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 9 a 9I, los circuitos de circulación conectados entre sí comprenden unos canales a a g de sección triangular, un canal central h de sección circular y unas interconexiones 9 de sección circular. Es obvio que la sección de los canales y de las interconexiones 9 puede ser diferente de las secciones representadas simplemente a título de ilustración.

Se desprende de la descripción anterior que el elemento de separación por flujo tangencial 1 presenta una nueva geometría para la red de circulación del medio fluido que permite una evolución progresiva o secuencial de los diámetros hidráulicos de los circuitos de circulación. Esta nueva geometría para la red de circulación del medio fluido permite asimismo unas rupturas radiales y/o longitudinales en la dirección de transporte del medio fluido con el objetivo de aumentar las prestaciones de los elementos de separación.

En el marco de la invención, la fabricación del soporte poroso, incluso del elemento de separación por flujo tangencial en su totalidad, se realiza, por ejemplo, gracias a una técnica aditiva tal como la descrita, por ejemplo, en la solicitud de patente FR 3006606.

La invención no está limitada a los ejemplos descritos y representados, ya que se pueden aportar diversas modificaciones sin apartarse de su ámbito.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Elemento monobloque de separación de un medio fluido a tratar en un filtrado y un retentado, comprendiendo dicho elemento de separación un soporte monobloque rígido poroso (2) realizado en un mismo material y que presenta por un lado, en su periferia, una pared perimétrica (21) continua entre, por un lado del soporte poroso, una entrada (4) para el medio fluido a tratar, y, por el otro lado del soporte poroso, una salida (5) para el retentado, y, por otro lado, interiormente, por lo menos una superficie recubierta por lo menos por una capa separadora (6) y que delimita una estructura abierta formada por unos espacios vacíos (3) para la circulación del medio fluido a tratar, con vistas a recuperar en la periferia del soporte poroso, un filtrado que ha atravesado la capa separadora y el soporte poroso, caracterizado por que los espacios vacíos (3) para el paso del medio fluido a tratar que están delimitados por la superficie del soporte recubierta con la capa separadora (6), están dispuestos en el soporte poroso para crear dentro del soporte poroso, por lo menos una primera red de circulación para el medio fluido a tratar (R1, R2, ..., RK) que comprende por lo menos dos circuitos de circulación (R1i, RI2, ...) para el medio fluido a tratar, interconectados entre sí, entre la entrada (4) y la salida (5) del soporte poroso.

2. Elemento de separación según la reivindicación 1, caracterizado por que los espacios vacíos (3) para el paso del medio fluido están dispuestos en el soporte poroso para crear dentro del soporte poroso, por lo menos una segunda red de circulación para el medio fluido a tratar (R, ..., RK) que comprende uno o varios circuitos de circulación (R21, R22, . ) para el medio fluido, interconectados o no entre sí, entre la entrada (4) y la salida (5) del soporte poroso.

3. Elemento de separación según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que por lo menos un espacio vacío (RF) para la recuperación del filtrado está dispuesto en el soporte poroso (2) desembocando a través de la pared perimétrica (2i) del soporte poroso.

4. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que cada estructura abierta está limitada cada una por una sola y misma superficie continua entre la entrada (4) y la salida (5) del soporte poroso, estando en todas partes en contacto con el medio fluido sin presentar ningún espacio ciego, definiendo esta estructura abierta unas estructuras tridimensionales a partir de la pared perimétrica del soporte poroso.

5. Elemento de separación según la reivindicación 4, caracterizado por que las estructuras tridimensionales tienen una identidad y una continuidad de material y de textura porosa hasta la pared perimétrica.

6. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la estructura abierta (3) define unas estructuras tridimensionales con unas configuraciones geométricas no repetitivas.

7. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la estructura abierta (3) define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón (11) inscrito en una unidad de volumen del soporte poroso que forma una malla (12) en cuyo interior se deja vacío un espacio morfológicamente predefinido para la circulación del fluido a tratar, realizándose dicha repetición, por un lado, mediante una yuxtaposición perfecta o parcial del o de los patrones (11) según por lo menos una dimensión del espacio y por otro lado, de tal manera que se obtenga la continuidad de circulación para el medio fluido entre los espacios vacíos de las unidades de volumen y la continuidad del material poroso para la evacuación del filtrado.

8. Elemento de separación según la reivindicación 7, caracterizado por que la estructura abierta (3) define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón (11) sin variación, ni de la forma, ni de las dimensiones del patrón.

9. Elemento de separación según la reivindicación 7, caracterizado por que la estructura abierta (3) define unas estructuras tridimensionales formadas por la repetición de por lo menos un patrón (11) cuyas dimensiones varían gradualmente de manera isomórfica según por lo menos una dirección y/o la morfología varía gradualmente de manera isométrica según por lo menos una dirección.

10. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que un patrón (11) y la malla (12) que le está asociada pueden presentar una o varias simetrías de entre la lista siguiente:

- una simetría central;

- una simetría ortogonal con respecto a una recta;

- una simetría especular con respecto a un plano;

- una simetría por rotación;

- una simetría por similitud.

11. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que la repetición del o de los patrones (11) presenta una simetría en relación con la simetría externa del soporte.

12. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el soporte poroso (2) está realizado en un material orgánico o inorgánico.

13. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que comprende un soporte poroso (2) y por lo menos una capa separadora (6) depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por una cerámica, seleccionada de entre los óxidos, los nitruros, los carburos o por otros materiales cerámicos y sus mezclas, y, en particular, por óxido de titanio, por alúmina, por circonio o sus mezclas, por nitruro de titanio, por nitruro de aluminio, por nitruro de boro, por carburo de silicio, por carburo de titanio eventualmente en mezcla con otro material cerámico.

14. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que comprende un soporte poroso (2) y por lo menos una capa separadora (6) depositada de manera continua sobre las paredes de las estructuras tridimensionales, estando cada capa constituida por un polímero adaptado para la separación prevista y depositada a partir de un colodión de este polímero.

15. Elemento de separación según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que el soporte poroso (2) presenta un diámetro medio de poros que pertenece al intervalo que va de 1 |im a 100 |im.