MX2008011150A - Aparato para la purificacion de agua. - Google Patents

Abstract

Un aparato para la purificación de agua que tiene una cámara de evaporación (3) un techo (5) y una cámara de condensación (8) y medios de entrada de viento (14, 15); la cámara de evaporación (3) contiene un cuerpo de agua impura (2) y el techo (5) puede transmitir la radiación solar; la radiación solar calienta el agua impura, aumenta la evaporación y el viento proveniente de la entrada de viento (14, 15) mueve el aire cargado de agua dentro de la cámara de condensación (8) en donde el agua se condensa.

Description

APARATO PARA LA PURIFICACION DE AGUA CAMPO TECNICO La presente invención se refiere a un aparato para la purificación de agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Es un objetivo de la presente invención proporcionar un medio para recolectar agua purificada a partir de agua impura tal como agua de mar.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un aparato para la purificación de agua caracterizado en que el aparato comprende una cámara de evaporación, un techo dispuesto sobre la cámara de evaporación, una cámara de condensación y medios para admitir aire del viento ambiental dentro de la cámara de evaporación, la cámara de evaporación está dispuesta para contener un cuerpo de agua impura, el techo es capaz de transmitir radiación solar, de manera que, la radiación solar calienta el agua impura para incrementar la evaporación de la misma, y la cámara de condensación está dispuesta para recibir aire cargado con agua de la cámara de evaporación que como resultado de la acción del viento ambiental y agua en el aire cargado con agua se condensa en la cámara de condensación. Se ha encontrado que el movimiento de aire del viento a través de la cámara durante la evaporación incrementa la velocidad de evaporación al reducir la posibilidad de que el aire se sature con vapor de agua. Un aspecto importante de la presente invención surge del hecho de que el aire con un alto contenido de vapor de agua tiene una densidad menor que el aire seco. Esto ayuda a establecer corrientes de convección del aire que contiene vapor de agua lo que reduce la energía requerida para operar el sistema.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La presente invención se describirá ahora, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1A es una vista aérea esquemática de un aparato para la purificación de agua de acuerdo con la presente invención que es especialmente adecuado para superficies de agua protegidas tales como bahías, lagos y atolones de coral, el aparato toma la forma de un techo transparente a través del cual se monta un tubo de aireación diseñado para capturar aire del viento y dirigir el flujo de aire debajo del techo para salir a través de ranuras dentro de una cámara de condensación; La Figura 1 B es una sección vertical esquemática del aparato de la Figura 1 A que muestra flotadores periféricos que actúan como cámaras de condensación; La Figura 2 muestra un aparato para la purificación de agua, de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención también adecuada para flotar en agua protegida pero adaptada para montarse en tierra en la cual se ayuda al movimiento del vapor de agua a una cámara de condensación mediante un ventilador centrífugo impulsado por una turbina de viento; La Figura 3 es una vista en planta y secciones transversales verticales AA, BB, CC, DD, y EE de un aparato para purificar agua de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención que es similar en función a aquella mostrada en las Figuras 1A y 1 B, pero en la cual un techo transparente toma la forma de un tubo de aireación transparente montado en flotadores laterales; La Figura 4 es una vista en sección longitudinal vertical de un aparato para purificar agua de acuerdo con una cuarta modalidad de la presente invención en la cual se sitúa una cubierta transparente sobre una superficie de agua de mar y muestra cómo el espacio cubierto puede continuar como un ducto en tierra llevando a una cámara de condensación elevada; La Figura 5 es una sección vertical de un aparato para purificar agua de acuerdo con una quinta modalidad de la presente invención en la cual un tubo de aireación y una cámara de condensación terminal unida se sostienen en lo alto por un globo anular más ligero que el aire u otro soporte adecuado, y el aire se calienta por radiación solar y contiene agua evaporada de una superficie de agua de mar subyacente o de un estanque de agua impura, elevándolo por convección para que entre a la cámara de condensación; La Figura 6 muestra un aparato para purificar agua de acuerdo con la presente invención de acuerdo con una sexta modalidad de la presente dimensión adecuada para instalarse en un área costera con un estuario con mareas que pueden ayudar a la entrada de flujo de agua de mar a grandes estanques de evaporación adyacentes a tierra elevada a los que puede elevarse el vapor de agua por convección; y La Figura 7 es una sección vertical esquemática de una parte inferior de un aparato para purificar agua de acuerdo con la presente invención de acuerdo con una séptima modalidad en la cual los ductos del vapor de agua y la disposición de la condensación del agua pueden tomar una forma similar a aquella descrita en las figuras precedentes pero es más aplicable para una aplicación del aparato adyacente a un acantilado como se describió en la Figura 4.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En los dibujos anexos los mismos números de referencia se usan para referirse a componentes similares del aparato de la presente invención en sus diversas modalidades. Además, en las descripciones siguientes se entenderá que la presente invención, mientras que aplica al agua de mar, también aplica a cualquier acumulación grande de agua impura. La Figura 1A de los dibujos anexos muestra un aparato 20 de acuerdo con la presente invención en el cual se muestra una cámara de condensación 8 flotando en agua de mar protegida 2. La cámara de condensación 8 toma la forma de un canalón o tubo proporcionado con puertos como se describe posteriormente en la Fig. 1 B. El canalón se extiende alrededor de la periferia de un techo 5 también descrito con relación a la Fig. 1 B. Por lo menos se proporciona un tubo de aireación de viento 14. El tubo de aireación de viento 14 tiene un ducto sustancialmente vertical 15 y está montado en un punto alto del techo 5 de manera que el viento que entra al tubo de aireación 14 se dirige dentro de una cámara de evaporación 3 definida por el techo 5 y el canalón 8. El aire del viento pasa de la cámara de evaporación 3 a través de la cámara de condensación 8 al aire exterior. Como se muestra en la Figura 1 B el techo 5 se forma preferiblemente de una doble capa de material tal como material plástico o vidrio transparente, soportado como sea necesario por un marco de metal, plástico, madera u otro material fuerte. La parte superior del techo 5 tiene por lo menos una abertura fija de manera sellada a través de un rodamiento 13 con un eje vertical al ducto 15 del tubo de aireación de viento 14. El tubo de aireación de viento 14 porta una veleta de viento 16. El rodamiento 13 puede montarse en puntales o viguetas de techo o en un marco sólido fijo al piso bajo el nivel del mar del agua de mar 2 como se desee pero es importante una abertura adecuada entre el tubo de aireación de viento 14 y la cámara de condensación 3. Con cualquier forma de montaje, el ducto 15 se abre a la cámara de evaporación 3 pero de preferencia debe ajustarse con un faldón que se desvía por un peso o medios elásticos para cerrar la abertura del ducto 15 a la cámara de evaporación 3 de manera que el faldón se abre fácilmente por un pequeño exceso de presión en el ducto 15 sobre la presión en la cámara de evaporación 3, el efecto de un viento ligero que entra al tubo de aireación es suficiente para abrir el faldón. Una parte inferior de la cámara de condensación 8 puede construirse de cualquier material laminado resistente a la corrosión con una buena conductividad térmica y si se prefiere ser impermeable de manera que puede retener agua purificada y flotar en el agua de mar 2. Una parte superior de la cámara de condensación 8 tiene puertos hacia adentro 17 que permiten la entrada de aire de la cámara de evaporación 3. La parte superior de la cámara de condensación 8 tiene puertos hacia afuera 19 que permiten la salida de aire hacia el exterior. Los puertos 17 y 19 se muestran en la misma sección en la Figura 1 B pero están situados preferiblemente en puntos alternados alrededor de la parte superior de la cámara de condensación 8. Los puertos 17 preferiblemente tienen una resistencia mayor al flujo de aire que el ducto 15 del tubo de aireación 14. En la operación, el viento que sopla dentro de la cámara de evaporación 3 levanta agua que se evapora del agua de mar 2 calentada por radiación solar que cae en y que pasa a través del techo 5. La presión del aire cae a medida que pasa a través de la resistencia de los puertos 17 y también pierde calor a través de las paredes de la cámara de condensación 8 en la base de la periferia del aparato 20. El resultado es que el punto de rocío del aire cae y ocurre la condensación en las paredes de la cámara de condensación 8, el agua condensada drena dentro de la parte inferior de la cámara de condensación 8. Después de dar agua de esta manera el aire se descarga al exterior a través de los puertos 19, estas aberturas al aire exterior son de dimensiones adecuadas para asegurarse que la presión en la cámara de condensación 8 no es significativamente mayor que la presión del aire ambiental aún cuando viento muy fuerte entra por el tubo de aireación 14. La superficie del agua de mar 2 encerrada por la cámara de evaporación 3 y el techo 5 preferiblemente está cubierta por mallas de plástico negro o partículas flotantes, por ejemplo polietileno de baja densidad, el efecto del cual es incrementar la absorción de radiación solar transmitida a través del techo 5 y también incrementar la velocidad de evaporación del agua de mar 2 y también incrementar la temperatura del vapor de agua por debajo del techo 5. Esto incrementa el contenido de agua del aire en la cámara de evaporación 3. El agua purificada recolectada en la cámara de condensación 8 se transporta por tubería a un tanque contenedor o sistema de distribución adecuado como se desee. La lluvia que cae en el techo 5 puede recolectarse a través de los puertos 19 y añadirse al agua purificada recolectada en la cámara de condensación 8. Para algunas aplicaciones puede ajustarse un medio de filtro en los puertos 19 pero dicho filtro debe ofrecer únicamente una baja resistencia al flujo de aire. La modalidad 30 del aparato de la presente invención mostrado en la Figura 2 es adecuada para la construcción como una unidad que flota de manera que el agua de mar 2 puede intercambiarse con el agua de mar en puertos grandes de paso no mostrados en la figura. Alternativamente, el aparato 30 puede construirse en tierra y el agua de mar 2 puede entonces entregarse al sistema mediante tubería calentada por el sol. Un techo transparente 5 cubre una cámara de evaporación 3 ubicada por arriba de la superficie del agua de mar 2. En la forma de la modalidad 30 de la presente invención dispuesta para construcción en tierra seca el agua de mar 2 fluye en un canal con una base impermeable fuerte 22 y con paredes laterales rígidas durante la purificación. El agua de mar eventualmente regresa al mar o a una planta de procesamiento de minerales después de la concentración por evaporación. En la forma de la modalidad 30 de la presente invención dispuesta para flotar en un área de agua de mar protegida el canal toma la forma de una estructura de trabajo que permite el intercambio de agua de mar con el mar abierto y las paredes laterales se requieren únicamente por razones de robustez. Un ventilador 32, preferiblemente del tipo centrífugo se impulsa mediante una turbina de viento 35, aquí mostrada como del tipo Darrieus con una flecha vertical montada en la base 22 e impulsando el ventilador 32. El aire en la cámara de evaporación 3 puede entrar al ventilador 32 y ser impulsado fuera a través de los ductos 33. Los ductos 33 pueden ser numerosos pero dejar tantos accesos como sea práctico para que pase la radiación solar a través del techo 3 para que alcance el agua de mar 2. Cuando se desea formar un aparato alargado pueden ser deseables distribuidores longitudinales y una pluralidad de turbinas de viento 35. Cuando el viento está girando la turbina de viento 35, el aire que pasa centrífugamente a través de los ductos 33 está a una presión incrementada debido a la operación de la turbina de viento 35, y cuando el sol está brillando los ductos 33 absorberán parte de la radiación solar para aumentar al calor del aire cargado con vapor en los ductos 33. El aire impulsado hacia afuera por la turbina de viento 35 pasa de los ductos 33 a través de las aberturas 27 dentro de cámaras de condensación primarias 28 que encierran al agua de mar 2, y en la forma de la invención dispuesta para flotar en el agua de mar, se enfrían por exposición al mar abierto. En arreglos establecidos en tierra del aparato 30 las cámaras de condensación 28 se enfrían por exposición al aire abierto. El aire cargado con vapor de agua, después de la condensación de parte del agua, dependiendo de las condiciones climáticas prevalecientes, pasa fuera de las cámaras de condensación 28 a través de los puertos 29 de dimensiones restringidas dentro de una segunda cámara de evaporación 38. De nuevo, como en el caso de la cámara de evaporación primaria 3, el enfriamiento puede ser por exposición al mar abierto o al aire abierto, dependiendo de si el aparato 30 está construido en tierra o en el agua de mar. Aquí es apropiado establecer que puede preferirse una adaptación intermedia del aparato 30 en la cual las cámaras de condensación 28 están alargadas para portar aire cargado con vapor de agua a un sitio en tierra en donde se construye la cámara de condensación secundaria 38, preferiblemente en un sitio elevado. Cualquiera que sea la forma preferida de la cámara de condensación secundaria 38 se ajusta una salida de aire 34 y ésta preferiblemente tiene un ventilador de descarga impulsado por el viento 36 ajustado en una parte superior de la misma para ayudar a mantener la presión del aire tan baja como sea práctico. La salida de aire 34 es preferiblemente de longitud considerable y enfriada por la exposición al aire abierto y por ser en primer lugar dirigido a través del agua de mar 2 de manera que parte del vapor de agua que no se ha condensado en las cámaras de condensación 28 pueda condensarse y drenar dentro de la cámara de condensación 38. El agua que se condensa y que drena dentro de la cámara de evaporación 3 entonces drena dentro de un canal de agua purificada 6 para ser distribuido por bombas y tubería adecuadas a tanques de almacenamiento y a áreas de necesidad como se desee. El aire puede entrar a la cámara de evaporación 3 a través de faldones periféricos dispuestos para abrirse hacia dentro cuando se accionan por el viento que se acerca aproximadamente perpendicularmente desde el exterior o, como se muestra en la Fig. 2, el aire puede entrar por uno o más tubos de aireación 14. En una forma preferida del aparato 30 el aire que entra a través del tubo de aireación 14 se dirige a través de ductos dirigidos hacia abajo 25 abriéndose un poco por debajo de la superficie del agua de mar 2, de manera que forma burbujas que incrementan el área superficial para evaporación. En una forma preferida del aparato 30 se dispone una malla de plástico negra o esferas para que floten en la superficie del agua de mar 2 para incrementar la absorción de radiación solar durante el día. La Figura 3 se muestra una forma alternativa de aparato 40 de la presente invención que es una estructura tubular ahusada 42 que flota en flotadores laterales 48 unidos a un amarradero 43 alrededor del cual la estructura 42 puede moverse con el viento de manera que una abertura con forma de tubo de aireación 41 (ver la sección A-A) puede capturar el viento. La apertura con forma de tubo de aireación 41 preferiblemente se mantiene abierta por una costilla curva asistida por la unión en un punto alto en el amarradero 43. Esta unión superior en el amarradero preferiblemente toma la forma de una lámina que se inclina hacia abajo a la abertura con forma de tubo de aireación 41 , de manera que tiene el efecto de incrementar la entrada de viento dentro de la abertura con forma de tubo de aireación 41 . Una cubierta transparente 44 está fija en los lados de la misma a las superficies superiores de los flotadores laterales 48 y se sostiene por arriba de la superficie del agua de mar 2 ya sea por su rigidez, si por ejemplo está construida de policarbonato corrugado o, si la construcción es de material flexible tal como polietileno, por las costillas que reposan en los flotadores 48. Esta disposición forma una cámara de evaporación 46 encerrada a los lados por los flotadores 48, al fondo por la superficie del agua de mar 2 y en la parte superior y lados por la cubierta transparente 44. Como en las modalidades mostradas en la Figuras 1A, 1 B y 2 puede haber una ventaja significativa en colocar una malla absorbente de calor negra cerca de la superficie del agua de mar 2. La abertura amplia del tubo de aireación 41 se muestra en sección transversal adyacente a la línea A-A. El área de la sección transversal de la cámara de evaporación 46 disminuye a medida que la distancia de la abertura con forma de tubo de aireación 41 aumenta. Esto se ilustra en dibujos de sección transversal adyacentes a las líneas B-B y C-C. La abertura con forma de tubo de aireación 41 se hace más estrecha hacia abajo a un tubo 45 que es de un área transversal relativamente pequeña como se muestra en la sección vertical transversal adyacente a la línea D-D. El tubo 45 se construye preferiblemente de material de alta conductividad térmica para incrementar la velocidad de amortiguamiento de calor debido a la conversión de parte del momento del viento que sopla dentro y a través de la abertura con forma de tubo de aireación 41 en energía calorífica. El aire con una humedad absoluta incrementada debido al paso sobre el agua de mar 2 a medida que pasa por debajo de la cubierta transparente 44 puede pasar a través del tubo 45 a una cámara de condensación 29 en la cual el aire se puede expandir rápidamente con una caída resultante en la temperatura y así condensar el agua. El agua condensada se puede recolectar en las paredes internas de la cámara de condensación 29 y en las paredes de una abertura de ranura de salida de aire 49 a través del techo de la cámara de condensación 29. Las paredes de la cámara de condensación 29 y la ranura 49 se construyen preferiblemente de material laminado y la cámara completa de ésta forma preferida de la invención puede convenientemente flotar en la superficie del agua de mar 2. El tubo 45, la cámara de condensación 29 y la ranura 49 se ajustan preferiblemente con costillas o aletas para incrementar su área superficial de manera que la velocidad de pérdida de calor al medio ambiente se incrementa. De manera similar, preferiblemente se ajustan toldos sobre éstas estructuras para reducir la cantidad de radiación solar que llega a ellas. El agua destilada o purificada se acanala mediante tuberías y bombas adecuadas al área de necesidad. En una disposición preferida el agua destilada se bombea de regreso a un tanque contenedor montado en la parte superior del amarre 43, que en esta disposición toma la forma de un mástil sustancial montado en el fondo marino. Refinamientos opcionales adicionales preferidos del aparato 40 son un compresor energizado por una turbina de viento pequeña ajustada en la parte superior del tubo 45 y que opera un ventilador que acelera la entrada de aire desde la cámara de evaporación 46 a través del interior del tubo 45 y la misma o una segunda turbina de viento que gira un ventilador dispuesto para acelerar la salida de aire a través de la ranura 49 y que tiende a disminuir la presión del aire en la cámara de condensación 29 cuando está soplando el viento. La Figura 4 muestra un aparato 50 generalmente similar a aquel ilustrado en la Fig. 3 pero en ésta forma preferida de la presente invención la cámara de evaporación 46 se extiende sobre una costa 51 sobre tierra para formar un ducto de convección 56 con una base sólida 55. Un techo transparente 44 está soportado en flotadores 48 o alternativamente, dependiendo de las condiciones locales, en tubos laterales montados por mástiles en el fondo marino. Se muestra un tubo de aireación de viento 14 abriéndose a través de una tubería de ducto 15 a una cámara de evaporación 46 similar a la disposición mostrada en las Figs. 1A y 1 B. No obstante, si se prefiere, de nuevo dependiendo de las condiciones locales, puede montarse una pared periférica en los flotadores 48 o en el fondo marino y soportar la cubierta de la cámara de evaporación 44. En dicha disposición una forma preferida del aparato 50 es formar la cámara de evaporación 46 como un espacio amplio similar a aquel mostrado en las Figs. 1 A y 1 B. Preferiblemente, el viento entonces se captura por faldones que se cierran en reposo pero que son fácilmente soplados hacia adentro para permitir la entrada del viento dentro de la cámara de evaporación 46.

La base 55 del ducto de convección 56 preferiblemente está en tierra elevada y construido de material con una alta capacidad calorífica, la temperatura de la cual puede exceder la temperatura ambiente debido a la absorción de radiación solar que pasa a través del techo 44 durante las horas del día de manera que ayuda a mantener una temperatura elevada en el vapor de agua que pasa a través de él. El momento del vapor de agua que se mueve hacia arriba impulsado por el viento atrapado dentro de la cámara de evaporación 46 y por convección a través del ducto de convección 56 resulta en una presión interna incrementada cerca de la salida de un tubo 45, lo que ofrece una alta resistencia al flujo debido al área en sección transversal relativamente pequeña de las aberturas dentro de una cámara de condensación 28. Si se prefiere, la resistencia del flujo del aire cargado con vapor puede alternativamente hacerse mayor por la incorporación de un ventilador generador de electricidad en el tubo 45. La electricidad así generada puede ayudar a la operación del aparato 50 en un número de maneras, por ejemplo al energizar un sistema de refrigeración de cambio de fase convencional pequeño para proporcionar superficies frías locales dentro de la cámara de condensación 28, incrementando así la velocidad de condensación, al energizar sistemas de control tales como medidores de nivel y válvulas de flujo, energizando bombas de agua pequeñas y si se desea, y para energizar un ventilador de salida que si se prefiere puede ajustarse en la parte superior de una ventilación 49 para disminuir la presión en la cámara de condensación 28. Al emerger del tubo 45 dentro de la cámara de condensación 28 la presión y entonces la temperatura del aire cargado con vapor caen rápidamente resultando en la condensación del vapor de agua que se recolecta de las paredes de la cámara de condensación 28 y dentro de las paredes internas de la ventilación 49 por arriba de él. El agua purificada o potable recolectada en la cámara de condensación 28 puede transportarse por tuberías a tanques contenedores y sistemas de distribución por medios convencionales. Un refinamiento adicional opcional pero deseable de ésta forma del aparato 50 es la incorporación de una turbina de viento 57 que impulsa a un ventilador compresor ajustado en el tubo 45 de tal manera que el viento que actúa en la turbina de viento 57 incrementa la presión del aire cargado con vapor que entra al tubo 45. La Figura 5 muestra una modalidad alternativa preferida adicional de un aparato 60 de acuerdo con la presente invención. Esta es similar en principio a la forma de la invención mostrada en la Figura 4, pero en esta modalidad se espera que la convección debido a la baja densidad del aire húmedo ejerza una mayor función en el movimiento del vapor de agua hacia arriba a través de un canal de vapor de agua 62 que el viento incidente. Una cubierta transparente 67 está montada una corta distancia por arriba de la superficie del agua de mar protegida 2, con la periferia del aire cubierto substancialmente abierta al aire exterior a través de faldones de abertura hacia adentro 63. El montaje puede ser en flotadores de amarre o en mástiles fijos al fondo marino como se prefiera o en tierra. No obstante, una modalidad preferida alternativa del agua de mar portada de una fuente adecuada puede realizarse por tuberías calentadas por el sol a un estanque plano en tierra. En esta forma alternativa de la invención la cubierta transparente 67 puede estar montada en paredes periféricas con aberturas 63 que permiten la entrada de viento incidente. La cubierta transparente 67 aproximadamente tiene forma de domo o cónica y puede formarse de material plástico transparente rígido tal como policarbonato corrugado o formarse de materiales plásticos transparentes y flexibles. En cualquier caso la cubierta 67 está soportada por puntales de soportes rígidos, vigas y columnas adecuados como se requiera. Estas estructuras deben ofrecer una mínima interferencia con la incidencia de radiación solar sobre la superficie del agua de mar 2. Un canal de vapor de agua 62 se abre hacia arriba desde un punto alto en la cubierta transparente 67. El canal de vapor de agua 62 puede ser rígido y estar soportado por una estructura de trabajo adecuada fija al techo y, si se desea, al fondo marino. En una construcción alternativa por lo menos la parte superior del canal de vapor de agua 62 se puede construir de material flexible que se mantiene abierto con una sección transversal aproximadamente circular con listones circulares o globos circunferenciales toroidales más ligeros que el aire rellenos con un gas tal como helio que es más ligero que el aire. El canal de vapor de agua 62 abre una cámara de condensación 65 por arriba de ella a través de una abertura 65 de área en sección transversal restringida para proporcionar una caída de presión a medida que el aire cargado con vapor de agua pasa del canal de vapor de agua 62 hasta el interior de la cámara de condensación 66. La restricción para fluir puede si se desea incrementarse por la incorporación de un ventilador generador de electricidad en la abertura 65. El ventilador generador de electricidad puede tener aspas refrigeradas. El vapor de agua que pasa dentro de la cámara de condensación 66 se somete a una rápida caída de presión y temperatura, con el resultado de que el agua se condensa en las paredes de la cámara de condensación 66 y en las superficies internas de una ventilación de abertura hacia arriba 49 que puede ajustarse con un ventilador de salida 36 para ayudar a mantener una presión baja en la cámara de condensación 66. Una abertura o aberturas en el piso de la cámara de condensación 66 están unidas de manera sellada a tuberías apropiadas que permiten al agua destilada drenar hacia abajo a un tanque y sistema de distribución adecuados. Una ventaja de montar por lo menos la parte inferior del canal de vapor de agua 62 en una estructura de trabajo rígida es que dicha estructura de trabajo también puede usarse para montar un tanque de agua destilada bien arriba del nivel del mar. Un globo más ligero que el aire 68 puede si se prefiere estar unido a la cámara de condensación 66 para ayudar a mantener la orientación hacia arriba del canal de vapor 62. En la operación, el área entre la superficie del agua de mar 2 y el techo transparente 67 actúa como una cámara de evaporación 26. La efectividad de esto puede incrementarse por una capa de perlas negras o malla flotando o suspendidas cerca de la superficie del agua de mar.

Adicionalmente, puede preferirse en algunos ambientes formar por lo menos parte del techo 67 de material negro opaco, preferiblemente con costillas radiales dirigidas hacia abajo, entonces el calor solar se transfiere a la superficie del agua de mar y al aire desde el techo caliente. El aire caliente por la superficie del mar caliente se eleva por convección en el canal 62 y su momento hacia arriba se convierte parcialmente en energía de presión cerca de la parte superior, con la pérdida de parte de calor a través de las paredes del canal 62. La Figura 6 muestra un aparato 70 de acuerdo con la presente invención adecuado para instalarse en un área costera con un estuario con mareas que puede ayudar a la entrada de flujo de agua de mar a grandes estanques de evaporación adyacentes a tierra elevada hasta el cual puede elevarse el vapor de agua por convección de los ductos en techos del estanque de evaporación a cámaras de condensación en la parte superior de colinas. La costa 51 se selecciona por tener un estuario que tiene una forma ahusada que resulta en una marea alta en el ápice. Alternativamente, dicho estuario ahusado puede formarse por paredes marinas y excavación. Un canal o tubería porta el flujo de las mareas de agua de mar 2 dentro de recipientes contenedores 73 a partir de los cuales fluye a una velocidad controlada por válvulas y bombas 72 como se requiera a través de una tubería calentada por el sol 75 a estanques de evaporación poco profundos 81. La tubería 75 preferiblemente tiene una superficie negra grande la cual puede formarse por tuberías metálicas negras paralelas o un canal poco profundo con un piso negro rugoso y puede estar cubierto por una cubierta aislante de calor transparente tal como una doble capa de lámina Perspex o policarbonato. El agua de mar que pasa a través de la tubería 75 alcanza entonces el estanque de evaporación 81 a una temperatura elevada. En la figura 6 se muestran los estanques de evaporación 81 conectados en serie mediante tuberías pero una disposición preferida es que la tubería 75 corra adyacente a los estanques de evaporación 81 y los alimente con agua de mar calentada por el sol a través de válvulas de control como sea necesario para mantener una capa poco profunda de agua de mar en los estanques. Los estanques de evaporación 81 tienen una cubierta transparente aisladora de calor similar a aquella mostrada en la Fig. 5 y una o más aberturas de ductos de convección 62 desde un ápice o punto superior en una cubierta transparente. Los pisos de los estanques de evaporación 81 preferiblemente se construyen de material fuerte tal como concreto reforzado con una superficie negra rugosa para maximizar la absorción de energía solar. Los estanques de evaporación 81 se sitúan preferiblemente en tierra baja al pie de un cerro 83 tal como una duna de arena o acantilado costero. Los ductos 62 se aislan en contra de la pérdida de calor pero preferiblemente tienen un techo transparente de doble capa y piso negro absorbente de radiación similar al ducto de convección 56 de la Fig. 4. Otras características del aparato 70 también son similares al aparato 50 mostrado en la Fig. 4, los ductos 62 están dispuestos para portar vapor de agua hasta las cámaras de condensación 28 situadas preferiblemente en un sitio elevado tal como el cerro 83. Los estanques de evaporación 81 tienen aberturas dispuestas para recolectar aire del viento tales como tubos de aireación o faldones que se soplan hacia adentro fácilmente por el viento o por una presión relativamente baja en las cámaras de evaporación entre el agua de mar en los estanques de evaporación 81 y la cubierta transparente. El aire con un alto contenido de vapor de agua se elevará por convección en los ductos 62 ayudado por cualquier viento que sople dentro de la cámara de evaporación, pero puede ayudarse adicionalmente por turbinas de viento 57 acopladas a ventiladores de compresor dispuestos para ayudar a la entrada de aire cargado con vapor de agua dentro de las cámaras de condensación 28 a través de aberturas restringidas o a través de un ventilador generador de electricidad. Los tanques 86 como se muestra en la Figura 6 proporcionan almacenamiento de agua purificada que puede convenientemente distribuirse a áreas de necesidad por tuberías 88. El agua de mar concentrada por evaporación se regresa al mar mediante una tubería 78, asistida por bombas y válvulas como se requiera o preferiblemente por válvulas programadas que permiten el flujo en mareas bajas. La Figura 7 muestra un aparato 80 de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. La disposición del transporte de vapor de agua y condensación en esta forma de la invención puede ser similar a cualquiera de una o más disposiciones descritas en lo anterior pero es particularmente adecuada para la combinación con los conceptos descritos en las Figs. 4, 5 y 6. En la Fig. 7 una turbina de viento 91 que actúa preferiblemente a través de una caja de engranajes 92 gira una tubería vertical 93 en un eje aproximadamente vertical. La tubería 93 se abre por debajo al agua de mar 2. En un extremo superior la tubería 93 se abre a una o más tuberías radiales 94 que preferiblemente están equilibradas alrededor de un eje vertical de rotación. Las tuberías 94 se abren en extremos exteriores de las mismas a una cámara de evaporación 96 de manera que cuando giran a alta velocidad por la turbina de viento 91 , el agua de mar se eyecta desde los extremos exteriores de las tuberías 94 por fuerza centrífuga y se succiona del agua de mar 2 a través de la tubería 93. Debido a que las tuberías 94 están girando el agua de mar eyectada desde sus extremos emergerá como un rocío finamente dividido. La cámara de evaporación 96 preferiblemente tiene un diámetro mucho mayor que las tuberías 94 y tiene una cubierta transparente 97 a través de la cual la radiación solar puede calentar al rocío de agua de mar emergente, las tuberías 94 y un piso 100 de la cámara de evaporación 96. Pueden montarse superficies reflectores inclinadas hacia afuera en las paredes exteriores 103 para incrementar la recolección de energía solar si se desea. Las paredes 103 están montadas en el fondo del mar o en el piso de un estanque o canal que contiene agua de mar como se muestra por ejemplo en la Fig. 6 y es apropiada para las condiciones de aplicación del aparato 80. El piso 100 del aparato 80 está parcialmente abierto para permitir el drenaje de agua de mar no evaporada al mar que está abajo y para permitir al aire elevarse dentro de la cámara de evaporación 96. El aire que entra a la cámara de evaporación 96 puede salir a través de un agujero en el techo de la cámara de evaporación 67 al cual está fijo un canal de vapor de agua 62. Preferiblemente, el extremo inferior del canal de vapor de agua 62 está ajustado a través del techo de la cámara de evaporación 67 a un ángulo aproximadamente tangencial al círculo trazado por las puntas de las tuberías 94 y aproximadamente en la dirección de rotación de las puntas pero también con un componente radial dirigido hacia afuera. De esta manera el aire impulsado por las tuberías giratorias 94 actúa como un ventilador centrífugo dentro del canal de vapor de agua 62. El movimiento hacia arriba del vapor de agua a través del canal de vapor de agua 62 se acelera además por la baja densidad del aire húmedo y por la succión creada por un ventilador preferiblemente impulsado por una turbina de viento que actúa para forzar al vapor de agua dentro de una cámara de condensación como se muestra en la Fig. 4. Alternativamente las disposiciones de compresión y condensación del vapor de agua mostrados en la Fig. 5 pueden ajustarse a esta modalidad de la invención. En la operación del aparato de la presente invención una fuente principal de calor es el calor de condensación. El calor debe perderse de las paredes y cualquiera de las superficies de condensación en la cámara de condensación. Entonces, debe permitirse al calor pasar al medio ambiente tal como aire o agua de mar o el suelo en el cual está soportado el aparato.

Esta pérdida de calor puede acelerarse por el aire del viento por la menor temperatura del aire que existe en sitios elevados. En otros casos el agua impura actúa como un pozo de calor a temperatura ambiente dentro del cual puede pasar el calor del vapor de agua calentado por el sol. Las modificaciones y variaciones de la presente invención tales como las que serán aparentes para un experto se consideran dentro del alcance de la presente invención.

Claims (7)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Un aparato para la purificación de agua caracterizado porque el aparato comprende una cámara de evaporación, un techo dispuesto sobre la cámara de evaporación, una cámara de condensación y medios para admitir al aire del viento ambiental dentro de la cámara de evaporación, la cámara de evaporación está dispuesta para contener un cuerpo de agua impura, el techo es capaz de transmitir radiación solar, de manera que, la radiación solar calienta al agua impura para incrementar la evaporación de la misma, y la cámara de condensación está dispuesta para recibir aire cargado con agua de la cámara de evaporación como resultado de la acción del viento ambiental y agua en el aire cargado con agua que se condensa en la cámara de condensación, en donde la cámara de evaporación está dispuesta para extenderse en sobre una costa sobre tierra para formar un ducto de convección, el ducto de convección está dispuesto para ubicarse en una tierra inclinada hacia arriba de manera que el aire cargado con agua de la cámara de evaporación se eleva hacia arriba por convección, el ducto de convección lleva a una región de estrechamiento súbito que a su vez lleva a una cámara de condensación en la cual el aire puede expandirse y desde la cual el agua puede condensarse.

2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el aparato está dispuesto para flotar en agua impura.

3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque el techo tiene montado en el mismo un tubo de aireación de viento dispuesto para dirigir el aire del viento dentro de la cámara de evaporación.

4. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el ducto de convección comprende un ventilador impulsado por una turbina de viento en donde el aire cargado con agua en la cámara de evaporación entra al ducto de convección y se impulsa hacia la cámara de condensación por el ventilador.

5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque se proporcionan medios para descargar aire de la cámara de condensación.

6. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la cámara de condensación o estructuras adyacentes permiten que el calor pase al medio ambiente.

7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el medio ambiente es a aire o agua impura o suelo en el cual está soportado el aparato.