MX2014015210A - Metodo para controlar las sustancias presentes en un liquido y su aplicaciones. - Google Patents

Abstract

El método sirve para el control de sustancias presentes en un líquido; una masa líquida es llevada a condiciones de temperatura y presión como para dar lugar a una evaporación apreciable de la masa líquida; por lo menos una superficie sólida se dispone, en la parte interior de la masa líquida y en parte fuera de la masa líquida con el fin de establecer por lo menos un menisco del líquido sobre esta superficie sólida; la forma y/o el tamaño y/o la extensión y/o la posición y/o la temperatura de este menisco es controlada para que la evaporación del líquido a través de dicho menisco está controlada; también se controla cualquier deposición de estas sustancias.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR LAS SUSTANCIAS PRESENTES EN UN LÍQUIDO Y SU APLICACIONES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a los métodos para el control de las sustancias presentes en un líquido y sus aplicaciones.

En particular, la presente invención se refiere a un equipo para separar al menos una sustancia presente en un líquido, que es una aplicación de estos métodos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN "Control de las sustancias" como se usa en este documento significa las actividades encaminadas a reducir o mantener constante o aumentar estas sustancias según el significado amplio y bien conocida que se da a la palabra "control" en el campo de la "ingeniería"; por lo tanto, "control de las sustancias" en este documento, significa la simple verificación de la cual las sustancias están presentes ni la simple medición de la cantidad de sustancias presentes.

El control de las sustancias presentes en un líquido, por ejemplo (pero no sólo) agua, tienen muchas aplicaciones prácticas.

Existen varios métodos conocidos para realizar esta operación; se conocen los métodos de tipo físico y los métodos de tipo químico; se conocen métodos que operan sobre las grandes familias de sustancias y métodos conocidos que funcionan en sólo uno o dos sustancias.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El inventor busca proporcionar métodos de control de amplia aplicación en relación con el liquido y lo relativo a las sustancias.

El inventor se enfoca en las sustancias sólidas en particular, es decir, que están presentes en el liquido en forma de partículas sólidas de tamaño muy pequeño, pequeño o mediano; partículas sólidas grandes y pesadas que tienden a precipitar naturalmente. Sin embargo, los métodos según la presente invención también son útiles en otras situaciones.

El inventor decidió realizar el control de las sustancias al controlar el fenómeno de la evaporación del líquido, pero teniendo en cuenta el fenómeno de arrastre (arrastre por el flujo de vapor procedente de la superficie del líquido) y de los fenómenos que ocurren donde hay un menisco, incluyendo la deposición del material en la superficie sólida adyacente al menisco; vale la pena tener en cuenta que el fenómeno de evaporación también se lleva a cabo a temperaturas por debajo de la temperatura de ebullición.

El principal método de control de sustancias presentes en un liquido según la presente invención se define en general por las reivindicaciones anexadas, que son parte integral de la presente descripción.

Las dos aplicaciones más importantes de este método, la separación de sustancias y la reacción de las sustancias, se definen en dos reivindicaciones anexadas que forman parte integral de la presente descripción.

Este método principal puede implementarse de diferentes maneras a través de una multitud de equipos; la presente solicitud de patente describe algunos de estos equipos, pero reclama solamente un equipo especifico y ventajoso; el entendimiento de este equipo especifico y ventajoso se facilita por la referencia a la figura 1 y figura 7.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características téenicas de la presente invención y sus ventajas serán evidentes de la descripción detallada posterior para ser considerada junto con los dibujos anexados, donde: La figura 1 muestra un equipo que puede ser utilizado para llevar a cabo métodos de control de sustancias presentes en un liquido según la presente invención, La figura 2 muestra un menisco junto a una pared de un contenedor, La figura 3 muestra un menisco refrescado junto a una pared de un contenedor, La figura 4 muestra un menisco cóncavo de un liquido adyacente a una superficie sólida estratificada que es a su vez adyacente a una pared perimetral de un contenedor, La figura 5 muestra tres meniscos cóncavos, formados por un lado de una pared perimetral de un contenedor y por ambos lados de una superficie sólida y móvil, La figura 6 muestra un menisco adyacente a una pared de un contenedor que se mantiene húmedo por la fuerza, y La figura 7 muestra un menisco junto a una pared de un contenedor que tiene una "falda" para recoger el vapor.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La descripción y los dibujos deben ser considerados para fines ilustrativos solamente y son no por lo tanto exhaustivos; la presente invención puede implementarse según otras y diferentes modalidades.

La presente invención puede entenderse con un buen conocimiento téenico y científico de la evaporación, ebullición, el efecto Marangoni, meniscos y capilaridad, fricción y adherencia entre líquidos y sólidos y, por supuesto, de dinámica de fluidos, termodinámica, física y química básica; estos conocimientos se supone que sean conocidos en la descripción detallada que sigue.

La figura 1 muestra un contenedor 101 que contiene una masa de líquido 102 en donde las sustancias (no visibles en la figura) están presentes; el contenedor tiene una simetría cilindrica y, en particular, parece una olla con tapa. Existen medios de calentamiento 103, adaptado para calentar el líquido 102; en esta figura, los medios de calentamiento 103 están adyacentes a la parte inferior (en particular este un fondo plano) del contenedor 101, se colocan centralmente y pueden constituirse, por ejemplo, por un resistor eléctrico; los medios de calentamiento 103 calientan la parte inferior del contenedor 101 y, por conducción, la masa líquida 102; como es sabido, este calentamiento provoca la evaporación del liquido 102 y, si la temperatura se eleva lo suficiente, la ebullición del liquido 102. La parte superior del contenedor 101 tiene forma de cúpula y tiene una abertura 105 de la cual el vapor generador puede escapar debido al calentamiento. Hay dos conductos 104A y 104B (en particular, uno a la derecha y otro a la izquierda de los medios de calentamiento 103) adaptado para introducir liquido en el recipiente 101, por ejemplo para llenarlo al inicio de un proceso y para reemplazar el liquido evaporado en su totalidad o en parte durante el proceso; el número de conductos, la posición y orientación de los mismos podría diferir con respecto a esta figura, por ejemplo, hay un conducto vertical central que puede proporcionarse en medio de los medios de calentamiento 103, pero es ventajoso que se dispongan simétricamente en caso de haber más de uno. Esta figura muestra un menisco cóncavo (las dimensiones del mismo han sido deliberadamente exageradas en esta figura), que se ha formado internamente, a una cierta altura, en la pared lateral del contenedor 101 (que es por lo tanto su pared perimetral); en una zona central 106 (que es, en particular, un círculo), la superficie libre del líquido 102 (que se encuentra en la parte superior) es perfectamente plana; en una zona periférica 107 (que es, en particular, una corona circular) la superficie libre del líquido 102 (que se encuentra en la parte superior y que incluye el menisco) está curvada hacia arriba - esta zona periférica podría considerarse, por ejemplo, unos pocos milímetros de ancho; una fina capa de líquido en la zona central 106, debajo de la superficie libre superior, puede considerarse libre de otras sustancias y esto esquemáticamente está representado por la línea punteada horizontal en esta figura. Esta figura esquemáticamente muestra el flujo de materia en fase líquida de la zona central inferior del contenedor 101 a la zona periférica superior (donde está el menisco) del contenedor 101, así como el flujo de la materia en la fase gaseosa de la superficie libre superior del líquido 102 a la abertura 105; como será mejor explicado abajo, hay una mayor evaporación de la superficie libre en la zona periférica 107, es decir, del menisco, con respecto a la región central 106.

El equipo que se muestra en la figura 1 puede utilizarse para proporcionar métodos para controlar las sustancias presentes en un líquido según la presente invención.

Según la presente invención, la masa líquida (en donde están presentes otras sustancias) es llevada a condiciones de temperatura y presión como para dar lugar a una evaporación apreciable del líquido y por lo menos una superficie sólida se dispone, en la parte dentro de dicha masa líquida y en parte fuera de dicha masa líquida con el fin de establecer un (o más) menisco apreciable del líquido sobre esta superficie sólida; en el caso particular de la figura 1, la superficie sólida está constituida por la superficie interna de la pared lateral del contenedor 101, que es vertical, sino que también podría ser oblicuo.

Pueden utilizar estratagemas apropiados para asegurar que el vapor que sale de la abertura 105 es particularmente "rico" o particularmente "pobre" en una de o en algunas o todas las sustancias presentes en el líquido. En consecuencia, el líquido se convierten en "empobrecido" o "enriquecido" de estas sustancias; obviamente, cualquier adición de más líquido en el contenedor cambia la situación.

A los efectos de la presente invención, "evaporación apreciable" significa, por ejemplo, que el 5-25%, preferiblemente 10-20% de la masa líquida contenida en el recipiente de tratamiento se evapora en una hora; como alternativa, por ejemplo, podemos referir a la temperatura (la temperatura promedio, por ejemplo) de la masa líquida y asegurar que ésta sea superior a la temperatura de ebullición del líquido reducido en 60°C, preferiblemente asegurar que esta sea más alta que la temperatura de ebullición del líquido reducido en 40°C, más preferiblemente asegurarse que sea superior a la temperatura de ebullición del líquido reducida en 20°C.

Para los efectos de la presente invención, " menisco apreciable " significa, por ejemplo, que el líquido se eleva, cerca de la superficie sólida, por lo menos 2 mm, preferiblemente por al menos 4 mm, más preferentemente por al menos 6 mm - en la figura 2 el aumento corresponde a la diferencia entre la altura B1 y la altura Al y en la figura 3 el aumento corresponde a la diferencia entre la altura B2 y la altura A2.

Uno de los elementos fundamentales (probablemente el más importante) del método para el control de las sustancias es el controlar la forma y/o el tamaño y/o la extensión y/o de la posición y/o de la temperatura del menisco (o de los meniscos, en caso de haber más de uno) con el fin de controlar la evaporación del líquido a través del menisco; el menisco puede ser cóncavo o convexo y más o menos arqueada; el menisco puede ser más o menos alto; el menisco puede ser más o menos largo; el menisco puede ser estable o movible y dispuesto de forma variable en relación con las partes de los equipos de tratamiento; el menisco puede ser más o menos caliente; por supuesto se entiende que hay muchas posibilidades de aplicación.

Este elemento se deriva de la observación del inventor, en el caso de un menisco cóncavo, de que hay una fuerte evaporación en la zona del menisco, tal que la evaporación produce un arrastre de las sustancias presentes donde la evaporación ocurre, hay una mayor concentración de las sustancias presentes en el líquido en la zona del menisco, tal que una sustancia presente en un liquido tiende a depositar sobre una superficie sólida y la deposición es dependiente en varios parámetros, incluida la concentración de la sustancia, el tipo de liquido, el tipo de sustancia, el tipo de material de la superficie sólida (por supuesto, la temperatura también influye la deposición). En el caso de un menisco convexo, la situación cambia.

"Control de la forma, tamaño, extensión, posición, temperatura del menisco" en este documento significa que las actividades que tienen como objetivo reducir o mantener constante o aumentar estas magnitudes, según el significado amplio y bien conocido que se da a la palabra "control" en el campo de la "ingeniería"; por lo tanto, "control de..." en este documento significa simplemente la verificación ni simplemente la medición de estas magnitudes.

Otra importante observación del inventor es que la evaporación (por área unitaria) de la superficie libre (curva) donde hay un menisco (cóncavo) es muy alto y es apropiado que se compare con la evaporación (por área unitaria) de la superficie (plana) libre donde no hay meniscos y que en la superficie plana y libre del líquido (capa superior delgada) el líquido es muy puro. Por lo tanto, hay al menos dos evaporaciones con un contenido algo diferente a considerar; en efecto, hay también una tercera evaporación que es muy diferente a estos dos ya que abrupta e intermitente es decir la evaporación derivada de la formación de burbujas de vapor dentro de la masa liquida y de su ascenso hacia la superficie libre del liquido.

Cabe destacar que, en base a estudios recientes, una región del menisco (cóncavo) se divide en tres subregiones: una sub-región inferior del menisco intrínseco, por encima de esto una subregión teniendo una fina película de evaporación y, por encima de esto todavía, una subregión teniendo una fina capa adsorbida por la superficie sólida, no evaporada; al representar el menisco la subregión superior es generalmente ignorada.

Como se mencionó, entre los diversos controles posibles se tiene el control de la deposición de las sustancias presentes en el líquido sobre una superficie sólida en el menisco; esto puede lograrse más efectivamente por una (o más) de las sustancias si está presente en el estado sólido en forma de partículas de tamaños muy pequeños, pequeños o medianos (las partículas sólidas pesadas grandes tienden a precipitar naturalmente); puesto que el líquido y las sustancias son generalmente la cuestión del proceso de tratamiento, este control se lleva a cabo por elección del material de la superficie sólida y de sus propiedades superficiales (que también puede depender de cómo la superficie es producida), en particular su capacidad para retener firmemente una (o más) de las sustancias presentes en el liquido dando origen a los "depósitos adherentes" - por ejemplo un proceso según la presente invención podría apuntar solamente al control de una sustancia muy específica o familia de sustancias.

Es posible que la superficie sólida utilizada para crear el menisco para corresponder con la superficie interior del pared perimetral de un contenedor que contiene el líquido, como es el caso de los equipos de la figura 1. Sin embargo, puede haber una necesidad de crear múltiples meniscos y/o crear meniscos que se extienden más allá del perímetro del contendedor y/o el material que se va a utilizar para la superficie sólida no es conveniente para producir un contenedor; en estos casos, por ejemplo, la superficie sólida o las superficies sólidas son distintas de las superficies de las paredes del recipiente por lo menos en la superficie libre del líquido.

La superficie sólida puede ser móvil como se muestra en la figura 4 y figura 5 (en ambas figuras los meniscos deliberadamente han exagerado las dimensiones); en la figura 4, la superficie sólida 408 tiene capas que pueden ser removidas, en particular arrastrado hacia arriba; en la figura 5, la superficie sólida 508 puede moverse tanto verticalmente (flecha V), repetidamente de arriba a abajo en particular y horizontalmente (flecha H), repetidamente a la izquierda y derecha en particular cerca del pared perimetral del contenedor 501.

La superficie sólida puede ser insertada en repetidas veces y extraída del líquido. Esto puede obtenerse, por ejemplo, mediante un movimiento de rotación: si la superficie sólida es un círculo dispuesto con el eje paralelo a la superficie del líquido hay un intercambio continuo de la superficie en contacto con el líquido cuando se gira el círculo.

La superficie sólida movible puede ser calentada para influir en la deposición del material. Puede limpiarse la superficie movible sólida (de depósitos de sustancia/s) antes de ser reinsertada en el líquido.

La superficie sólida puede ser movida repetidamente más cerca y alejada de la pared del perímetro de un contenedor que contiene el líquido, como se indica por la flecha H en la figura 5 en relación con la superficie 508 y a la pared perimetral del contenedor 501; así, los meniscos se doblan más y mojan la parte superior de la superficie y de la pared. También en este caso, la superficie sólida y/o la pared perimetral pueden calentarse para influir en la deposición del material. También en este caso, la superficie sólida y/o la pared perimetral pueden limpiarse en varias ocasiones.

La superficie sólida utilizada para crear el menisco o los meniscos puede ser removible; por ejemplo, se puede quitar cuando los depósitos de la o las sustancias superan un determinado nivel o grosor; esta remoción puede ser total o parcial, por ejemplo, sólo una capa externa de la superficie sólida (es decir, la que está en contacto con el liquido, en particular con la zona del menisco). La figura 4 muestra una superficie sólida 408 adyacente a la pared del perímetro del contenedor 401 constituida por una pluralidad de capas delgadas que están adyacentes entre si y que pueden deslizarse entre ellas; asi, cuando los depósitos de la o las sustancias superan un determinado nivel o grosor, la capa más externa (es decir, la que está en contacto con el liquido, en particular con la zona del menisco) puede eliminarse, en particular arrastrado hacia arriba, y una nueva capa permanece en contacto con el liquido 402.

Como se mencionó anteriormente, es posible organizar una pluralidad de superficies sólidas, en la parte interior de la masa liquida y en la parte exterior de la masa liquida, tal que una pluralidad de meniscos del liquido se establecen en las superficies sólidas; cabe aclarar que estas superficies sólidas son por lo general, pero no necesariamente, rígidas; vale la pena tener en cuenta que el comportamiento de los meniscos difiere dependiendo de si son cóncavos o convexos y que la configuración del menisco depende del liquido y el material de la superficie sólida en la zona de interfaz entre líquidos y gases.

La limpieza de la superficie sólida (si es necesaria o útil o, en cualquier caso deseada) puede realizarse de varias maneras.

Puede limpiarse la superficie sólida de sustancias depositadas sobre ésta mediante deslizamiento; este deslizamiento puede obtenerse por medio de uno o más miembros adyacentes a la superficie sólida y movida mediante medios de movimiento (utilizando fuerzas magnéticas en particular); este deslizamiento puede obtenerse mediante los miembros libremente movibles y flotantes en la superficie libre del liquido.

Como alternativa, por ejemplo, la superficie sólida puede limpiarse por sustancias depositadas sobre ésta por ultrasonido.

Los fenómenos que ocurren en la región de menisco son influenciados por la temperatura de la superficie sólida utilizada para crear el menisco; por lo tanto, dependiendo de la utilización del método de control, puede ser útil calentar o enfriar esta región de menisco; el método más directo para influir en esta temperatura es el método para controlar la temperatura de la superficie sólida - puede hacerse referencia a la figura 2, que muestra en detalle un menisco 209 adyacente a una porción de la pared lateral del contenedor 201. Este control es particularmente importante cuando la superficie sólida corresponde a una pared del recipiente; en efecto, si el recipiente se calienta para obtener la evaporación del liquido (como en la figura 1), parte de este calor se transmite a la región del menisco por conducción.

En la figura 2, no hay ninguna estrategia particular para controlar la temperatura de la pared del contenedor 201 y el menisco 209 adquiere una cierta forma y una cierta extensión, es decir, comienza a la altura Al (teniendo en cuenta el nivel del liquido en el recipiente) y termina (substancialmente) a la altura de Bl.

En la figura 3, en el lado exterior de la pared del contenedor 301, son medios posicionados 310 que enfrian la pared y por lo tanto el menisco adyacente 309; se observa que el menisco 309 adquiere una forma distinta y una extensión diferente, es decir, comienza en la altura A2 (teniendo en cuenta el nivel del liquido en el contenedor) y termina (substancialmente) a la altura B2 mayor que la altura B; la superficie sólida por lo tanto se mantiene húmeda y reduciendo asi la probabilidad de que las partículas sólidas depositadas en este se separen de éstos y se arrastren por el vapor; además, si el menisco está frío, se reduce la evaporación y además se reduce la probabilidad de que las burbujas de vapor se formen en este. Cabe aclarar en la figura 3, los medios 310 están perfectamente alineados con las alturas A2 y B2, pero esto no es indispensable; por el contrario, debe extenderse un poco por debajo de la altura A2 y un poco por encima de la altura B2; además, los medios 310 deberían tener en cuenta el nivel de líquido en el recipiente, esto no debe ser constante durante el período de tratamiento.

Como alternativa a la solución que se muestra en la figura 3, existen muchas maneras de influir en la temperatura de la pared del contenedor en el menisco; por ejemplo, incluso un simple adelgazamiento tiene su efecto. Las diversas soluciones posibles pueden dividirse en dos categorías: las soluciones activas, que están asociados con o integradas en la pared y que introduce o quita calor en una zona alineada horizontalmente con el menisco o en una zona que es un poco más baja y/o un poco más alta y las soluciones pasivas, que están asociadas con o integradas en la pared y que promueven o impiden el flujo del calor a lo largo de la pared. Cabe señalar que la temperatura de la pared del contenedor también se ve influida por la introducción de calor debido a los movimientos convectivos del líquido hacia la zona del menisco y a la absorción de calor por evaporación en la zona del menisco.

También es posible realizar un control muy preciso de temperatura que varía de un punto a otro de la pared.

El control de las sustancias presentes en el liquido también se puede obtener mediante el control del nivel del líquido en el recipiente; de hecho, siempre que permanezcan mojados y estables, los depósitos en la o las superficies sólidas no contribuyen qrandemente al arrastre por vapor naciente. Por lo tanto, es muy ventajoso mantener constante el nivel del líquido en el recipiente para limitar el desprendimiento de partículas sólidas pequeñas o muy pequeñas de superficies sólidas; también es posible aumentar tal vez lentamente, el nivel de líquido en el contenedor hasta que el depósito está lleno. Para estas aplicaciones es ventajoso (incluso si no es estrictamente necesario) registrar el nivel del líquido mediante la medición de la presión en la parte inferior del contenedor; así, el registro es continuo y exacto. Puesto que el líquido se evapora debido a la temperatura y para evitar que el nivel del líquido disminuya (por la razón descrita anteriormente), puede considerarse la introducción de líquido en el recipiente; preferiblemente, esta introducción se produce lentamente en el fondo del contenedor para no perturbar las regiones de la superficies del líquido (con turbulencia o vórtices causados por la afluencia), en el centro o en el perímetro del contenedor, en particular no donde hay meniscos.

Como se mencionó anteriormente, el líquido debe ser calentado para provocar su evaporación.

Una primera posibilidad es llevar el líquido a su temperatura de ebullición; la evaporación es muy fuerte; sin embargo, debería asegurarse que las burbujas de vapor no son demasiado grandes por ejemplo, que la ebullición no es violenta.

Con el fin de evitar (o en cualquier caso limitar mucho) las burbujas de vapor, el líquido puede ser calentado a por debajo de la temperatura de ebullición, por ejemplo, a una temperatura que oscila entre 70% y el 99% de su temperatura de ebullición (expresada en grados Celsius), o, más ventajosamente, a una temperatura entre 80% y 90% de su temperatura de ebullición (expresada en grados Celsius).

Al hacer estas observaciones en la temperatura del líquido, debe tenerse en cuenta que la fuente de calor es concentrada (como en el caso de la figura 1), el liquido cerca de la fuente de calor puede ser considerablemente caliente y asi dar lugar a burbujas de vapor, incluso si el liquido es, en promedio, a una temperatura más baja (sólo ligeramente) que su temperatura de ebullición.

Precisamente por esta razón (las burbujas de vapor), es ventajoso que la fuente de calor esté en la región central para que los movimientos convectivos de líquido caliente con burbujas de vapor no se levanten en las paredes perimetrales del contenedor (o de las superficies sólidas adaptadas para crear meniscos) y no alcancen el menisco o meniscos y no estén en riesgo de separar las partículas de las sustancias sólidas de los depósitos en las paredes perimetrales del contenedor (o en las superficies sólidas adaptadas para crear meniscos); se debe tener en cuenta que estos depósitos pueden ser más o menos adherentes (esto depende, en particular, del material y las propiedades de la pared) y más o menos compacta (esto depende, en particular, de la sustancia que forma el depósito). Por esta misma razón (ninguna burbuja de vapor), es ventajoso para las paredes del perímetro (verticales u oblicuas) del contenedor se enfrian para prevenir el riesgo de las paredes se ser una fuente de movimientos convectivos y de burbujas de vapor.

En lo referente a las burbujas de vapor, vale la pena tener en cuenta que en el paso de formación de una burbuja de vapor, cualquier sustancia presente en el líquido en la zona de formación tienden a ser incorporada en la burbuja y arrastrada hacia arriba por la propia burbuja, sin embargo, las sustancias incorporadas tienden a perderse en el camino ascendente de la burbuja y, si el camino es lo suficientemente largo, la burbuja llega a la superficie libre del líquido más o menos libre de otras sustancias. Estas consideraciones no se aplican en general si las burbujas de vapor que se forman a lo largo de las paredes del recipiente o en la parte inferior de las paredes del recipiente debido a las posibles interacciones entre las burbujas y la superficie interna de las paredes.

Además o como alternativa para controlar el menisco o meniscos, la presente invención puede proporcionar el control del flujo debido a la evaporación del liquido a través de dicho menisco; según las observaciones del inventor, este flujo es generalmente rico en sustancias que no sean el propio liquido.

Este flujo de vapor puede ser condensado y devuelto en el mismo liquido. En la figura 7 por ejemplo, la pared del contenedor 701 internamente, en el menisco cóncavo del liquido 702, por encima del mismo, un reborde 711 (preferiblemente) doblada hacia abajo; sobre el reborde ventajosamente habrá medios de enfriamiento 712, adaptados para enfriar el reborde 71 (ellos también indirectamente enfrian la pared del contenedor 701, tanto hacia abajo como hacia arriba); cuando el vapor se eleva hacia arriba desde el menisco, queda retenido por el reborde 711, que es frío y se condensa regresándolo hacia el liquido inferior.

Alternativamente, el flujo de vapor puede extraerse del contenedor. Por ejemplo en la figura 7, hay una abertura 713 justo debajo del reborde 711 que puede conectarse a un conducto de extracción; después de la remoción, el vapor puede condensarse (por enfriamiento, por ejemplo) fuera del contenedor 701.

Cabe señalar que en la solución de la figura 7, el vapor será condensado en parte y en parte eliminado del contenedor 701.

Como es evidente para una persona experta en la téenica, la forma y el tamaño del reborde pueden diferir del que se muestra en la figura 7; el reborde sobresale hacia el interior del contenedor preferentemente por al menos 5 mm, más preferentemente por al menos 10 mm, más preferiblemente aún por al menos 15 mm.

Como es evidente para una persona experta en la técnica, los medios de enfriamiento, si están presentes, podrían estar asociados con un reborde de tamaño extremadamente pequeño, incluso tamaño nulo; en particular, la forma y la extensión superior del contenedor 701 podrían actuar como un reborde; la función de los medios de enfriamiento es promover la condensación del vapor proveniente del menisco.

Un reborde igual o similar al miembro 711 puede definirse como una "falda" y en particular una "falda enfriada". Esta falda está situada cerca del menisco, es decir, cerca de la superficie sólida que lo genera. Puede haber múltiples faldas, una para cada menisco. La falda puede también ser movible y así seguir los movimientos (levantar o bajar) el nivel de líquido en el contenedor.

El vapor proveniente del menisco puede mantenerse separado, por medio de la falda, del vapor originario de la superficie plana del líquido y del vapor que se origina de las burbujas que se originan del vapor; la discriminación por lo tanto puede tomar lugar basándose en el contenido de vapor de estas tres fuentes.

Además de, o como una alternativa para controlar el menisco o los meniscos, la presente invención puede proporcionar una capa delgada de liquido (que, según las observaciones del inventor, es extremadamente puro y libre de sustancias) para ser removida de la superficie libre (superior) del liquido, excluyendo la superficie libre del menisco.

Esta remoción puede obtenerse, por ejemplo, al calentar el liquido con el fin de dar lugar a una evaporación apreciable por medio de calentamiento radiante y mediante la colocación de estos medios de calentamiento para irradiar la superficie libre (superior) del liquido y no para irradiar el menisco o meniscos.

Alternativamente, esta remoción se puede realizar, por ejemplo, por medios mecánicos, en particular al mantener el nivel del liquido ligeramente superior en el borde de la pared perimetral del recipiente que contiene el propio liquido.

Además de, o como una alternativa para el control del menisco o de los meniscos, la presente invención puede proporcionar la superficie sólida utilizada para crear el menisco o meniscos para ser mojada, en particular mantenida húmeda, por encima del menisco; por lo tanto, la probabilidad de que las partículas sólidas depositadas sobre ésta que se separan de ahí y que se arrastran por el vapor se reduce.

En la figura 6, la superficie mojada es la pared perimetral del contenedor 601 que contiene el líquido 602. En particular, se proporciona un flujo descendente 615 de líquido sobre la superficie sólida; se escapa de una abertura 614; por supuesto, las aberturas son una pluralidad de aberturas dispuestas a lo largo de la superficie sólida.

Alternativamente, se puede proporcionar un rociado de líquido sobre la superficie sólida.

Pueden combinarse las soluciones anteriormente descritas e ilustradas.

El liquido que contiene las sustancias se puede tratar por lo menos en un primer paso y en un segundo paso que es sucesivo al primer paso; en el primer paso de una o más de dichas sustancias aglomerados por lo menos en parte; en el segundo paso, se evapora el líquido con sustancias por lo menos parcialmente aglomeradas. Pueden utilizarse una o más de las soluciones anteriormente descritas e ilustradas en el segundo paso. Las sustancias aglomeradas así son menos propensas a ser arrastradas en el flujo de vapor; en efecto, si la aglomeración es considerable las partículas permanecerían en la parte inferior del contenedor.

La presente invención es particularmente eficaz en el caso de sustancias sólidas.

Cabe señalar que las sustancias líquidas pueden comportarse de una manera que sea totalmente análoga a las sustancias sólidas. De hecho, una sustancia líquida en un líquido puede dar lugar a una "emulsión", es decir, una dispersión heterogénea, o a una "solución coloidal", es decir, una dispersión "microheterogénea"; en estos casos, las gotas de líquido son análogas a las partículas del sólido. Además, el hecho de que una sustancia está en estado sólido o en estado líquido, depende de la temperatura de fusión de la misma y en la temperatura del líquido en donde se disperse; frecuentemente la temperatura de ebullición del líquido está por debajo de la temperatura de fusión de la sustancia dispersada en este, sin embargo la presente invención puede ser útil incluso cuando no se cumpla esta condición.

Por otra parte, en el caso de sustancias líquidas en solución homogénea, los fenómenos de la alta concentración de sustancias en las regiones de los meniscos y de la diferente evaporación entre regiones con una superficie curva libre (superior) del líquido (donde están los meniscos) y regiones con una superficie libre plana (superior) del líquido (donde no hay meniscos).

La presente invención no se aplica a sustancias gaseosas que pueden estar presentes en el líquido.

Como se mencionó, los métodos para el control de las sustancias presentes en un líquido como se describe e ilustra previamente tienen varias aplicaciones, pero fundamentalmente dos aplicaciones: - la separación de sustancias, - la reacción de las sustancias.

En general, el método de separación de al menos una sustancia presente en un liquido, prevé: - el establecimiento de al menos un menisco del liquido, y - el control de la evaporación del liquido a través de la superficie libre del menisco; por el que se produce un flujo controlado de la sustancia a través de la superficie libre del menisco.

Además, la deposición de la sustancia puede ser controlada en al menos una superficie sólida, en parte dentro del liquido y en parte fuera de liquido en el menisco, por el que se produce un flujo controlado de la sustancia a través de la superficie libre del menisco.

Es importante destacar que en este punto, dependiendo de cómo la presente invención es aplicada y utilizada, que la separación de la sustancia del liquido puede tener lugar mediante la generación de un liquido con contenido reducido de la sustancia o un vapor con contenido reducido de la sustancia; en otras palabras, el arrastre de la sustancia por parte del vapor puede ser promovido o el arrastre de la sustancia por parte del vapor puede ser obstaculizado.

En particular, es una sustancia sólida, es decir, en forma de partículas sólidas muy pequeñas o pequeñas o medianas.

En general, el método para promover las reacciones (reacciones químicas en particular) entre al menos dos sustancias presentes en un líquido, prevé: - el establecimiento de al menos un menisco del líquido y - el control de la evaporación del líquido a través de la superficie libre del menisco; por el que se produce un flujo controlado de las dos sustancias hacia el volumen del menisco.

Por lo tanto hay un aumento en la concentración de los reactivos en un pequeño espacio (es decir, el volumen definido por el menisco) y por lo tanto hay una mayor probabilidad de que reaccionen.

Además, la deposición de las dos sustancias en al menos una superficie sólida, en parte dentro del líquido y en parte fuera del líquido, en el menisco puede ser controlada, por el que se produce un flujo controlado de las dos sustancias hacia la superficie sólida.

Esto es en particular dos sustancias sólidas, es decir en forma de partículas sólidas muy pequeñas o pequeñas o medianas.

Cabe señalar que, utilizando las enseñanzas téenicas descritas aquí, controlando la evaporación del liquido también es posible controlar que las sustancias presentes en el vapor y derivadas de las sustancias presentes en el liquido. Una aplicación práctica de esto es el control de olores emanados de un recipiente conteniendo un liquido de alta temperatura (a temperatura de ebullición por ejemplo); este es el caso de ollas para cocinar los alimentos. De hecho, las sensaciones odoríferas son causadas por cualquier sustancia de olor disuelta en el gas que llega a los receptores del sistema olfativo.

En cuanto a la integridad, cabe aclarar que muchas de las enseñanzas técnicas descritas pueden usarse en el caso en que la fase dispersante es plasma en lugar de líquido.

Los métodos descritos anteriormente y los equipos tienen una aplicación clara industrial.

Por ejemplo, referente a equipos como se muestra en la figura 1, con la adición del dispositivo que se muestra en la figura 7 (y reclamada en el presente), cuando se calienta el líquido 102 contenido en el recipiente 101, el vapor que se escapa de la abertura superior 105 está casi desprovisto de las sustancias adicionales presentes en el propio liquido. De hecho, se origina de la evaporación de la zona central de la superficie libre del líquido 102 del cual mucho líquido (en forma de vapor) y algunas sustancias adicionales surgen; mientras el vapor procedentes de la zona de la periferia 107, donde es el menisco, y desde las cuales las cantidades apreciables de sustancias adicionales también surgen es interceptada por el reborde 711 y recondensada a través de los medios 712 o expulsados a través de las aberturas 713. La separación del liquido de las sustancias adicionales y un flujo que se escapa de la parte superior del contenedor, que es puro, por lo tanto se obtiene.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1.- Equipo para separar al menos una sustancia presente en un liquido, que comprende: - un contenedor (101, 701), Dispuesto para contener internamente una masa de dicho líquido (102, 702), en donde hay una cantidad de dicha al menos una sustancia, y - medios de calentamiento (103), dispuestos para calentar dicha masa de dicho líquido (102, 702) a una temperatura como para dar lugar a una evaporación apreciable de dicho líquido (102, 702); en donde, la parte superior de dicho contenedor (101, 701) tiene forma de domo y tiene una abertura (105) de la cual el vapor generado debido al calentamiento de dicha masa de dicho líquido (102, 702) puede escapar, y en donde la pared perimetral de dicho contenedor (101, 701) está dispuesto internamente para establecer un menisco cóncavo apreciable de dicho líquido (102, 702); caracterizado en la pared perimetral de dicho contenedor (101, 701) tiene un reborde interno (711) en dicho menisco, por encima de dicho menisco, que preferentemente se dobla hacia abajo.

2.- El equipo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de calentamiento (103) se disponen para calentar dicha masa de dicho liquido (102, 702) a una temperatura superior a la temperatura de ebullición de dicho liquido reducida en 60°C, preferiblemente a 40°C, más preferiblemente 20°C.

3.- El equipo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de calentamiento (103) están dispuestos para causar una evaporación de 5 a 25%, preferiblemente 10-20%, de dicha masa de dicho liquido en una hora.

4.- El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha pared perimetral de dicho contenedor (101, 701) está dispuesto internamente para establecer un menisco cóncavo de dicho liquido (102, 702) siendo elevado por al menos 2 mm, preferiblemente al menos 4 mm, más preferentemente al menos 6 mm.

5.- El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho reborde (711) sobresale hacia el interior de dicho contenedor (101, 701) por al menos 5 mm, preferiblemente como minimo 10 mm, más preferentemente al menos 15 mm.

6.- El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque sobre dicho reborde (711) hay medios de enfriamiento (712) que están dispuestos para enfriar dicho reborde (711).

7. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque debajo de dicho reborde (711) hay por lo menos una abertura (713) que está dispuesta para permitir el escape del vapor generado debido al calentamiento de dicho liquido (102, 702).

8.- Método para el control de las sustancias presentes en una masa líquida, en donde dicha masa líquida es llevada a condiciones de temperatura y presión como para dar lugar a una evaporación apreciable de dicha masa de dicho líquido, en donde se dispone por lo menos una superficie sólida, en parte dentro de dicha masa de dicho líquido y en parte fuera de dicha masa de dicho líquido con el fin de establecer por lo menos un menisco apreciable de dicho líquido en dicha superficie sólida, caracterizado en que la forma y/o el tamaño y/o la extensión y/o la posición y/o la temperatura de dicho menisco es controlado para que la evaporación de dicha masa de dicho líquido a través de dicho menisco está controlada.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque dicha evaporación apreciable corresponde a una evaporación de 5 a 25%, preferiblemente 0-20% de dicha masa de dicho líquido en una hora.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque dichas condiciones de temperatura corresponden a una temperatura superior a la temperatura de ebullición de dicho liquido reducido en 60°C, preferiblemente 40°C, más preferiblemente de 20°C.

11.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque dicho menisco apreciable correspondiente al liquido se eleva o baja por al menos 2 mm, preferiblemente al menos 4 mm, más preferentemente al menos 6 mm.

12.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque se controla la deposición de dichas sustancias en dicha superficie sólida en dicho menisco.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la deposición de dichas sustancias en dicha superficie sólida en dicho menisco es controlada por medios adaptados para eliminar la deposición después que se ha formado.

14.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque dicha superficie sólida es seleccionada sobre la base de al menos una propiedad química de la misma, en particular el material de la misma, y/o en base a por lo menos una propiedad física de la misma, en particular la rugosidad de la misma.

15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque se controla la temperatura de la superficie sólida, en particular, se calienta y/o enfria.

16.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado porque se controla el nivel de dicho liquido en el contenedor que lo contiene, en particular se mantiene constante.

17.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16, caracterizado porque el chorro de vapor, debido a la evaporación de dicho liquido a través de dicho menisco, está controlado.

18.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, caracterizado porque dicho liquido es calentado por los medios de calentamiento colocados de modo que los movimientos convectivos en dicho liquido generado por dichos medios calentamiento no afectan dicho menisco.

19.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 18, caracterizado porque se elimina una capa delgada de liquido en la superficie libre de dicho liquido, con la exclusión de la superficie libre de dicho menisco, en particular por calentamiento.

20.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque dicha superficie sólida está húmeda, en particular se mantiene húmeda, por encima de dicho menisco.

21.- Método para separar al menos una sustancia presente en un liquido, caracterizado en que se utiliza el método de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 20.

22.- Método para promover las reacciones entre al menos dos sustancias presentes en un liquido, caracterizado en que se utiliza el método de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 20.