MXPA99009707A - Excusado termico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un excusado térmico del tipo que comprende un gabinete de excusado que alberga un receptáculo para la captación de excretas sólidas y líquidas caracterizado porque comprende:una cámara de procesamiento de excretas funcionalmente asociada con un sistema termodinámico que incluye generalmente de color, del tipo de paneles colectores de energía solar, para producir corrientes de aire a alta temperatura;una chimenea para conducir el escape del aire caliente hacia la atmósfera;y cámaras de conducción de las corrientes de aire caliente, las cuales conectan en forma fluida los generadores de corrientes de aire a alta temperatura con la cámara de procesamiento, y de allíhacia la chimenea;en donde el sistema termodinámico genera corrientes de aire a lata temperatura que circulan por la cámara de procesamiento, mediante lo cual las excretas sólidas y semi-sólidas que son captados por el receptáculo de excretas sólidas con sometidas a dichas corrientes de aire a alta temperatura para producir un residuo seco y substancialmente libre de organismos patógenos.

Description

EXCUSADO TÉRMICO Campo de la Invención La presente invención se relaciona en forma general con el campo de la eliminación sanitaria de excretas humanas y, más particularmente, la invención se refiere a un excusado térmico que mediante una tecnología de alta temperatura permite el manejo y disposición cómoda, práctica y segura de los desechos procedentes de los asentamientos humanos, concurrentemente con la eliminación de los organismos patógenos contenidos en ellos. 10 Antecedentes de la Invención Un problema fundamental de salud pública y de bienestar social que plantea todo asentamiento humano, sea urbano o rural, regular o irregular, es sin duda la • forma en la que se manejan los desechos que su población genera y el método que se emplea para su manejo y disposición. Por lo que toca a las excretas humanas, dependiendo, entre otros factores, del tipo asentamiento humano de que se trate y de la magnitud de su población, existen diferentes alternativas que se utilizan para el manejo y disposición de tales desechos. Así, en la mayoría de los núcleos urbanos en donde se cuenta con fondos suficientes se emplean preferentemente sistemas hidráulicos que presuponen el consumo de agua potable y el tendido de redes de drenaje sanitario. • No obstante lo anterior, existen zonas rurales en las que por la carencia de servicios públicos de agua y drenaje se emplean sistemas para el desalojo de las excretas humanas, tales como las fosas sépticas, las letrinas de pozo, de doble cámara y de composteo o el depósito directo en el terreno, particularmente en los pequeños pueblos y las rancherías donde el uso de la letrina simple es lo más común para el manejo de los desechos humanos. Asimismo, en las zonas urbanas existe un gran numero asentamientos humanos irregulares cuyos pobladores no cuentan con servicio de suministro de agua potable y, mucho menos, con el tendido de una red de drenaje sanitario. En estos sitios, lo más frecuente es la práctica del fecalismo a cielo abierto o el uso de letrinas, lo cual plantea un serio problema de salud pública para los habitantes de estos sitios, así como también para los vecinos que se ubican dentro del radio de influencia de los vientos dominantes, principalmente durante el estío, debido a los 5 organismos patógenos que las excretas humanas contienen. De acuerdo con el estudio "Impacto económico de la enfermedad: El caso de la diarrea en México." FUNSALUD-IMSS, 1994, se estima que las infecciones intestinales representan una pérdida monetaria para la economía en su conjunto de 153.1 millones de salarios mínimos anuales, de los cuales se estima que el 16% ?o corresponde a pérdidas por concepto de mortalidad y el restante 84% lo representa las pérdidas resultantes de la morbilidad de la población económicamente activa. Otra evaluación realizada en el mismo estudio establece el impacto que las enfermedades diarréicas tienen sobre la economía de México, mediante la • estimación del gasto público destinado a la atención y curación de las infecciones intestinales por el sector salud, el cual asciende a la cantidad de $ 562.8 millones de pesos "anuales, únicamente considerando la atención médica, sin incluir e este gasto el costo de los medicamentos. Si se contabilizaran ios gastos en los que se incurre en el sector privado, indudablemente que la suma total de costos sería mucho más elevada. 20 De lo anterior, resulta evidente que existe una gran necesidad de dotar a grandes núcleos de población con una tecnología que les permita disponer de las • excretas en una forma cómoda, eficaz y más segura, en mejores condiciones que con las tecnologías sanitarias actuales y las cuales son, en términos muy generales, la letrina simple, la fosa séptica y los sistemas hidráulicos con manejo de agua potable y una red de drenaje sanitario. Él solicitante, de conformidad con la presente invención, ha desarrollado un excusado térmico que reúne en sí mismo un grado superior de accesibilidad para el usuario, en términos de comodidad de uso y de costos de adquisición y mantenimiento; así como también con un elevado porcentaje de eficiencia en el exterminio de los organismos patógenos que acompañan dichas excretas.

Objetivos de la Invención Se describe una tecnología alternativa para la eliminación sanitaria de excretas humanas mediante el uso de un excusado térmico que con el concurso de corrientes de aire a alta temperatura logra una mayor efectividad en la eliminación de organismos patógenos, al mismo tiempo que conjuga el uso cómodo del mismo, a menor costo tanto de adquisición como de mantenimiento, y obteniendo como producto un residuo de volumen reducido, en estado totalmente seco y que presenta menores riesgos a la salud. El excusado térmico comprende básicamente un gabinete de excusado que alberga un receptáculo con una taza separadora de desechos líquidos y desechos sólidos; una cámara de procesamiento de excretas, un sistema termodinámico en base a energía eléctrica y energía solar, y medios de eliminación de líquidos. El sistema termodinámico presenta cuando menos tres posibles variantes: una que trabaja exclusivamente con energía eléctrica, una segunda, mixta, que trabaja con energía eléctrica y solar en forma conjunta, y otra que funciona en base a energía solar únicamente. El uso de altas temperaturas en el excusado térmico tiene por objeto lograr la desecación de los desechos humanos y la eliminación de organismos patógenos in situ, sin complicaciones ni efectos perjudiciales de contaminación ambiental. La tecnología que emplea el excusado térmico objeto de la invención, permite prescindir del uso de agua para su funcionamiento, tiene un costo equivalente o inferior al de los sistemas tradicionales, y puede ser habilitada al interior de una vivienda debido a que no produce malos olores y posibilita el manejo sanitario de las excretas humanas al disminuir su volumen en un 80%, transformándolas en un producto seco y biológicamente inerte. De esta manera el excusado térmico de la invención evita al usuario el contacto directo con los desechos en forma de lodos fecales, que es motivo de rechazo de otros sistemas sanitarios por parte de la población usuaria. . Úebido a sus características técnicas y funcionales, el excusado térmico puede manejar un sistema modular que permite la producción a escala industrial, reduciendo costos de producción, instalación y mantenimiento, permitiendo que estas funciones puedan ser efectuadas por el usuario con un control de calidad satisfactorio. Es por lo tanto un objeto de la presente invención el proveer una tecnología para la eliminación sanitaria de excretas mediante el manejo de corrientes de aire a alta temperatura. Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un excusado térmico, cómodo de usar, con una mayor efectividad en la eliminación de organismos patógenos y bajos costos de adquisición y mantenimiento, en comparación con las técnicas convencionales equivalentes. Aún otro objeto de la invención consiste en proveer un excusado térmico cuya tecnología no produce males olores, no emplea agua para su funcionamiento y produce un desecho sólido inerte, libre de organismos patógenos y de volumen reducido para su fácil eliminación. Todavía otro objetivo de la invención es el de proporcionar un excusado térmico que evita que el usuario o la persona encargada de su mantenimiento, entre en contacto directo con las excretas humanas cuando éstas se encuentran plagadas de organismos patógenos. Estos y otros objetivos, ventajas y características de la invención se apreciaran con mayor detalle en la descripción pormenorizada que más adelante se presenta, seguida en conjunto con los dibujos que se acompañan.

Breve Descripción de los Dibujos La presente invención es ¡lustrada a manera de ejemplo y no como una limitación en los siguientes dibujos, en los cuales referencias similares indican partes similares, en donde: Las Figuras 1 , 1A y 1 B son vistas en perspectiva convencional del excusado térmico de la invención. La Figura 2 es una vista lateral en elevación, parcialmente en sección transversal, del excusado térmico.

La Figura 3 es una vista en elevación frontal del excusado térmico de la Figura 2. La Figura 4 es una vista en elevación posterior del excusado térmico de la Figura 2. La Figura 5 es una vista en planta del excusado térmico de la invención; y La Figura 6 es una vista esquemática que ilustra un detalle, parcialmente en sección transversal, del gabinete del excusado de la Figura 2.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención Ahora - se describirán modalidades ejemplificativas de la invención con referencia a las figuras. Estas modalidades ilustran principios y conceptos de la invención y no deberán ser interpretadas en forma limitativa del alcance de la misma.

La Figura 1 ilustra un excusado térmico 10 que comprende un gabinete 12 asociado a una chimenea solar 11 equipada con una capucha superior 14, y un par de paneles solares horizontales 13 que se extienden transversalmente al plano sobre el cual se eleva la chimenea 11. Como se observa en la Figura 2, la parte inferior del gabinete 12 se encuentra en comunicación fluida con una cámara de procesamiento 15, un depósito de desechos sólidos 17 que es alimentado desde la cámara de procesamiento 15 mediante una banda transportadora de hule 32; un pozo de absorción 18 y un par de paneles solares horizontales 13. Debajo de la banda transportadora 32 se localiza una charola removible 35 con un ligero ángulo de inclinación, para la recolección de materia fecal diarréica y su canalización hacia el depósito de sólidos 17. La chimenea solar 11 es un cuerpo hueco que establece una corriente de aire ascendente y permite a través de un conducto vertical de salida 41 el escape del aire caliente procedente de la cámara de procesamiento 15 y del depósito de desechos sólidos 17 hacia la atmósfera. En ia modalidad preferida que se describe, la pared exterior frontal 36 de la chimenea 11 consiste en duela de aluminio (o lámina galvanizada pintada a fuego) aislada en su interior mediante una capa de fibra de vidrio 37, mientras que la pared posterior 38 de la chimenea 11 (sección colectora solar vertical) es de vidrio y la cual encierra una superficie de concentración de energía solar, tal como, por ejemplo, una lámina negra 39. Entre la lámina negra 39 y la pared de vidrio 38 se ubica un ducto vertical de aire caliente 40. Así pues, la chimenea 11 hace también las veces de un colector solar vertical que produce una corriente de aire caliente ascendente que genera un tiro forzado que obliga a que circule aire caliente en el interior del gabinete 12, la cámara de procesamiento 15 y el depósito de desechos sólidos 17. Hacia la parte posterior del gabinete 12, al pie de la chimenea solar 11 se encuentra un par de paneles solares horizontales 13, cuyas paredes superiores 42 son también de vidrio y, al igual que en el caso del panel solar vertical, incluyen una superficie de concentración de energía solar para generar corrientes de aire caliente que circulan por el conducto de aire caliente 43 hacia la cámara de procesamiento 15 y el depósito de residuos sólidos 17. Los paneles solares 13 están unidos por uno de sus extremos, definiendo un punto central que se ubica justo por encima del sitio en donde se localiza el depósito de residuos sólidos 17. En dicho punto se encuentra una tapa 44 que permite el acceso al depósito de residuos sólidos 17. En la modalidad preferida que está siendo descrita, el nivel del piso sobre el cual descansa el gabinete 12 (NPT) está por arriba del nivel del piso sobre el cual descansa el par de paneles solares horizontales 13 (NPE). Asimismo, tanto el depósito de residuos sólidos 17, como el pozo de absorción 18 se encuentran a nivel subsuelo. Es claro entender que debido al diseño del excusado térmico 10 la orientación de los diversos paneles solares deberá ser tal que se aproveche al máximo la exposición de estos a la energía solar. La pared frontal 36 de la chimenea solar 11 , hecha de duela de aluminio o lámina galvanizada pintada a fuego, da lugar a una luminaria 45 asociada a su interruptor 46 para proveer con iluminación al excusado térmico 10 durante la noche, Figura 3.

En la Figura 6 se aprecia que el gabinete 12 comprende básicamente los siguientes elementos: una tapa de excusado 21 asociada a un aro de asiento 22 mediante un elemento de gozne 23. El aro de asiento 22 descansa sobre una taza de recepción de desechos, la cual es susceptible de remoción para su limpieza y que • define un receptáculo 24 de desechos líquidos que son canalizados a través de su conducto 19 respectivo hacia un pozo de absorción 18, y un receptáculo de desechos sólidos 25 que son canalizados a través del conducto de desechos sólidos 26 de cerámica porcelanizada hacia la cámara de procesamiento 15; un mecanismo con engrane 30 que confiere movimiento a una banda de hule 28 de obturación, una toma de aire caliente 33 que es conducido por el ducto de aire 34 procedente de los paneles solares 11 y 13. La banda de obturación 28 tiene la función de realizar un sello mecánico del gabinete 12 con la cámara de procesamiento 15. El mecanismo con engrane 30 es un sistema mecánico que abre y cierra, mediante la banda de obturación 28 y a voluntad de un usuario el conducto de cerámica porcelanizada 26 que conduce hacia la cámara de procesamiento 15. Por estar dentro de los conocimientos del estado de la técnica el principio de funcionamiento de un mecanismo de este tipo, no se proporcionarán mayores detalles al respecto. 20 En una modalidad preferida del excusado térmico que se describe, dentro del gabinete 12 se localiza una unidad 47 de calentamiento electrificado de aire, integrada por resistencias eléctricas, ventilador, conductos de aire y elementos aislantes del calor. Como se aprecia en la Figura 2, la cámara de procesamiento 15 está ubicada en la parte inferior del gabinete 12, bajo el piso, y en comunicación fluida con el conducto de cerámica porcelanizada 26 y el ducto de aire caliente 34 (Fig. 6) que se genera ya sea en los paneles solares 11 y 13, o bien en la zona de resistencias" eléctricas que se encuentra dentro de la base del gabinete 12. Una banda transportadora de hule 32 que funciona en base a rodillos, engranes, cadena transmisora y un mecanismo de avance, hace que las excretas sólidas que son depositadas sobre dicha banda sean transportadas hacia el depósito de residuos sólidos 17. En tanto que una charola 35 recolecta el material líquido que haya caído de dicha segunda banda 32 y lo envía también hacia el depósito de residuos sólidos Durante todo el recorrido del material fecal que penetra desde el conducto de cerámica porcelanizada 26 hasta el depósito de residuos sólidos 17 el aire caliente que circula por esta trayectoria somete a dicho material a un proceso constante de secado que hace que toda la humedad se evapore al alcanzarse temperaturas elevadas, que conjuntamente con la desecación exterminan la totalidad de los organismos patógenos que se encuentran en las excretas. El depósito de residuos sólidos 17 cuenta con una tapa de acceso 44 con cierre hermético y que permite la remoción periódica de los desechos. En sus costados se encuentran insertados los conductos 43 de aire caliente que corren dentro del par de colectores solares horizontales 13 que se extienden sobre el piso, en tanto que los extremos opuestos de dichos colectores 13 están rematados por sendas rejillas de alimentación de aire exterior (no mostradas) que permiten la entrada de aire. Como se mencionó y se aprecia en la Figura 4, los colectores solares 11 y 13 se localizan en la parte posterior del gabinete y forman una "T" invertida, integrada por la sección colectora de la chimenea 11 y el par de colectores horizontales 13. La sección colectora de la chimenea 11 está montada sobre la cámara de procesamiento 15 y genera un flujo ascendente de aire caliente que origina la circulación de aire caliente desde la entrada de aire exterior de los colectores horizontales hasta la salida de la chimenea solar 11 , pasando por el interior de la cámara de procesamiento 15 y del depósito de residuos sólidos 17. El funcionamiento sanitario del excusado térmico se basa en los principios de la termodinámica que conducen a la eliminación de agentes patógenos en las excretas por medio de la aplicación de aire a altas temperaturas, así como a la desecación de los desechos humanos por el intercambio de humedad con el aire ambiente, obteniéndose un producto de menor peso y volumen, y que ofrece un manejo más fácil para su eliminación final por tratarse de un material seco, biológicamente inerte e inocuo para la salud pública. Con este propósito se hace uso de energía solar y/o energía eléctrica para generar aire a las temperaturas necesarias para la eliminación de organismos patógenos y la desecación de los desechos sólidos, y de los líquidos, según sea el caso. El sistema de calentamiento eléctrico funciona automáticamente cuando se hace uso del excusado térmico, siendo accionado por medio de un controlador de tiempo (no mostrado) que opera el sistema en forma intermitente en ciclos preestablecidos. Este flujo de aire a altas temperaturas es enviado directamente y por un tiempo determinado a las excretas sólidas recién depositadas, en una primer descarga de aire caliente tendiente a la eliminación inmediata de bacterias y virus que no pueden resistir temperaturas superiores a los 44 °C. El calentador eléctrico de aire toma aire precalentado del conducto de aire caliente 40 de la sección colectora de la chimenea solar 11 ubicada en la parte posterior del gabinete 12, lo que permite reducir el diferencial de temperatura entre el aire de entrada y el aire de salida y, por lo tanto, disminuye el consumo de energía eléctrica y el costo de operación, haciendo más eficiente el sistema. Las excretas sólidas se mantienen por un periodo de tiempo en la cámara de procesamiento 15 sobre la banda transportadora 28, expuestas a una corriente de aire caliente ascendente que provienen de los colectores solares horizontales 13 ubicados en el exterior, a una temperatura que puede variar entre los 55 °C y los 80 °C de acuerdo con las pruebas de campo realizadas. Este proceso permite la eliminación de los agentes patógenos -bacterias, virus y parásitos- por la vía de aplicación de calor y por la pérdida del contenido de humedad en las excretas, lo cual Impide su viabilidad. Pruebas de laboratorio realizadas en el laboratorio del Instituto Nacional de Referencia Epidemiológica de la Secretaría de Salud (1994), y experiencias publicadas por la Organización Mundial de la Salud en 1987 indican que los parásitos -protozoarios y helmintos- son eliminados mediante la aplicación de calor a temperaturas superiores a los 65 °C por un periodo continuo de cuatro horas, y las bacterias y virus mueren a temperaturas constantes por arriba de los 44 °C en una hora. La banda transportadora 32 que se encuentra en la cámara de procesamiento 15 arroja los desechos sólidos dentro del depósito de residuos sólidos 17, en donde continúan expuestos a las corrientes de aire caliente generadas en los colectores solares 13 y a las altas temperaturas producidas en el ciclo diurno, durante un periodo de 7 días (168 horas), tiempo considerado como suficiente para lograr el secado total de las excretas. Se hace notar que el proceso de evaporación es continuo, aún por la noche, ya que el intercambio de humedad entre el aire seco ascendente por el diferencial de temperaturas entre el exterior y el interior, y la materia fecal, produce un secado constante. El sistema de eliminación de residuos líquidos funciona por gravedad a partir del gabinete 12 o de un mingitorio (no mostrado), y se transportan por el conducto de desechos líquidos 19 hacia un pozo de absorción 18 en el terreno aledaño, en un primer caso o, cuando las condiciones del terreno no lo permiten por su impermeabilidad o la elevación de los mantos freáticos subterráneos, o porque las regulaciones sanitarias lo impiden, en un segundo caso, se eliminan los líquidos mediante un evaporador solar/eléctrico (no mostrado). Realizando una comparación de las tecnologías sanitarias existentes respecto a su efectividad en la eliminación de los organismos patógenos de las excretas humanas, se tiene que la letrina simple tiene una efectividad promedio del 55%. La fosa séptica tiene una efectividad del 80% en la eliminación de los organismos patógenos. El excusado hidráulico tiene una efectividad promedio del 95% de eliminación, cuando se considera un tratamiento secundario, y el excusado térmico de la invención posee una efectividad superior al 95%. Comparando el costo del excusado térmico de la invención con el de otras tecnologías sanitarias existentes, puede considerarse que éste se encuentra dentro de un rango medio de costo de compra e instalación. En una escala de 1 a 4, en donde 1 es el costo más bajo y 4 es el costo más elevado, la letrina simple se localiza en la posición más baja (1), el excusado térmico en la ubicación 2, la fosa séptica en el punto 3 y la instalación de sistemas de agua potable y drenaje sanitario en la posición superior (4). Haciendo ahora una relación entre costos de instalación y mantenimiento con la efectividad promedio en la eliminación de organismos patógenos, teniendo como marco de referencia los precios existentes en el año 1998, se puede concluir que el costo por unidad de efectividad del excusado térmico en ubica en los $ 4.30 pesos, mientras que el de la letrina simple es de $ 5.50 pesos. Por otra parte, la fosa séptica representa el más alto costo por unidad de efectividad, puesto que con una efectividad del 80% en la eliminación de patógenos, obtienen un costo por unidad de efectividad de $ 33.00 pesos, esto es, casi ocho veces más que el excusado térmico.

Por su parte, el excusado hidráulico tiene un costo por unidad de efectividad de $ 32.20 pesos, como ya se mencionó, con una efectividad promedio del 95%, considerando el tratamiento secundario, lo cual incluye el costo por tratamiento de los efluentes. Este costo es el más elevado de todos los sistemas considerados en este análisis debido principalmente al alto costo de la construcción de las redes de abastecimiento de agua potable y de alcantarillado sanitario, por una parte, y del costo del tratamiento de las aguas residuales, por el otro. Datos de la Organización Mundial de la Salud (A Guide to the Development of On-Site Sanitation, R. Franceys, J. Pickford & R. Reed, OMS 1992) señalan que los costos de construcción y operación de los diferentes sistemas sanitarios puede variar mucho entre países, así como entre las zonas rurales y urbanas, habiendo registrado incrementos notables de costo en un periodo de cinco años para aquellos países menos desarrollados, que llegan a alcanzar el 131 %. Por ejemplo, en el sudeste de Asia, el costo per cápita para la introducción de drenaje varió en 1985 entre $ 45 pesos y $ 400 dólares, con una media de $ 80 dólares por usuario, a lo que hay que agregar un costo anual de $ 5 dólares por persona por el abastecimiento de agua potable. Alternativas de bajo costo para sistemas sanitarios domésticos variaban entre $ 13 y $ 30 dólares para zonas urbanas y $ 5 a $ 20 dólares para zonas rurales.

En Latinoamérica los costos de conexión de drenaje sanitario variaron entre $ 120 y $ 235 dólares, con un costo promedio de $ 150 dólares por usuario. El saneamiento en áreas urbanas se ubicaba entre los $ 20 y $ 80 dólares por persona, y en áreas rurales entre $ 10 y $ 50 dólares, con un promedio de $ 25 dólares por habitante servido. La comparación anterior muestra la diferencia tan notable que existe entre los sistemas más sencillos como la letrina simple construida con materiales de la región y mano de obra local, y los sistemas de operación hidráulica que requieren de la construcción de redes de agua potable y de alcantarillado, plantas potabilizadoras, plantas de bombeo y plantas de tratamiento de agua. Funcionamiento del Excusado Térmico Como ya se mencionó, el excusado térmico funciona mediante la separación de las excretas líquidas y sólidas mediante un receptáculo de doble cuenca removible para su mejor aseo, el cual tiene una tapa y un asiento de iguales características que los excusados hidráulicos de uso corriente. En operación, un usuario levanta la tapa 21 del gabinete 12 del excusado térmico 10 para hacer uso de éste, sentándose de igual manera que en los excusados hidráulicos actuales. Simultáneamente a esta acción, se acciona el mecanismo de cierre mecánico 30 del paso del gabinete 12 hacia la cámara de procesamiento 15, haciendo que la banda de obturación 28 se desplace para abrir el paso hacia dicha cámara de procesamiento 15. Una vez terminada la evacuación de las excretas se vuelve a accionar el mecanismo 30 de manera que la banda de obturación 28 cierra el conducto que comunica el gabinete 12 con la cámara de procesamiento 15. Esta acción del mecanismo 30 hace avanzar mecánicamente al mismo tiempo la banda transportadora 32 que lleva consigo las excretas sólidas en la susodicha cámara de procesamiento 15 unos centímetros hacia el depósito de desecho sólidos 17, y se oprime un botón o accionador de la unidad eléctrica 47 calefactora de aire, en el caso de los modelos electrificados, la que funcionará durante un tiempo predeterminado, interrumpiéndose su operación mediante un mecanismo temporizador. Una vez vertidas las excretas sólidas en el depósito de desechos sólidos 17, estas permanecen allí durante un tiempo aproximado de una semana, expuestas al flujo de aire caliente proveniente de los colectores solares 13, tiempo después del cual el residuo sólido es retirado para su disposición final. Los desechos líquidos se vierten en el receptáculo separador 24 del gabinete 12 o, en su caso, en un mingitorio conectado con éste, para un usuario masculino del dispositivo. Se recomienda el aseo, cuando menos semanal, del receptáculo separador 25 de excretas del gabinete 12 o antes, si es necesario, así como del conducto porcelanizado 26 removible que conduce las excretas sólidas a la cámara de procesamiento 15. En caso de diarrea debe asearse con especial cuidado la charola removible 35 ubicada en la parte inferior de la banda transportadora 32 que se localiza en dicha cámara de procesamiento 15, pudiéndose depositar una cama de cal común que sirva de elemento secante y desinfectante de las evacuaciones diarréicas. Igualmente, en estos casos de enfermedades gastrointestinales puede adicionarse un puñado de cal en polvo desde la parte superior del gabinete 12, previo a cerrar el mecanismo de obturación del sistema. En relación con el mantenimiento de los paneles solares 13 y 38, debe cuidarse el asoleamiento de las superficies colectoras manteniéndolas libres de sombras, de polvo, de hojas o de objetos que obstruyan la radiación solar, así como del libre flujo del aire al interior de los conductos, evitando la obstrucción de las tomas de aire del exterior y la salida del aire caliente de la chimenea solar 11. Evaluación Operativa del Excusado Térmico Uno de los aspectos más importantes del funcionamiento del excusado térmico es la generación de temperaturas elevadas y su conducción a través de un vehículo o fluido de trabajo, en este caso, aire, hacia la cámara de procesamiento de los desechos sólidos.

Debido al diseño particular del excusado de la invención, su operación tiene una estrecha relación con el nivel de asoleamiento y con las condiciones climáticas del sitio en donde está instalado. Indudablemente que en lugares de gran exposición solar, con cielo despejado, las temperaturas alcanzadas durante el día y aún durante la noche, así como la baja humedad relativa asociada en muchos de los casos, favorece el funcionamiento del sistema. Se construyeron colectores solares horizontales con una superficie de aproximadamente 1 m2 (0.96 m2) para regiones de alta exposición solar, y de 1.5 m2 (1.44 m2) para zonas con menor radiación solar. En ambos casos se fabricaron los colectores solares verticales con una superficie de 0. 72 m2, lo que suma, para el primer caso, 1.68 m2 de superficie colectora de energía solar y, en el segundo caso, 2.16 m2 de superficie activa del panel solar. Para la captación y absorción de la energía solar, se utilizó un material de intercambio de energía consistente en una lámina metálica cubierta por una película de pintura negra o superficie selectiva, que transmitía la energía absorbida por el aire circulante dentro del colector. Por este procedimiento se obtuvieron valores máximos de energía transmitida del orden de 1 kw por m2 de colector en días despejados al medio día. Se consideró en promedio una temperatura de entrada de 21 ° C con un flujo de aire entre 2 a 5 metros por segundo, considerando un espaciamiento entre placas del ducto conductor de 2.5 cm en las pruebas iniciales, y de 1.0 cm en las pruebas ulteriores. Posteriormente, se experimentó con la adición de un ducto circular de 10 cm de diámetro en los colectores horizontales, equivalente en sección al diseño original de un estudio teórico realizado en el Laboratorio de Energía Solar de la U.N.A.M. en 1995 para observar resultados de campo. Para el cálculo de la energía necesaria para la evaporación de 2 kg de materia fecal al día, se tomaron los siguientes parámetros: -Temperatura inicial 20 °C -Temperatura final 65 °C -Energía requerida para el calentamiento 376 KJ -Energía necesaria para la evaporación del agua 4,240 KJ La energía total requerida para la eliminación del agua en los desechos sólidos fue de 4,616 KJ, considerando que toda la humedad se concentraba en la superficie y que la velocidad de secado era constante. Debido a la consistencia arcillosa de la materia fecal, se requiere de un incremento del 50% de la energía calculada para lograr su secado total, por lo que la demanda de energía se eleva a 6,924 KJ. Considerando que la radiación total promedio en México es de 20 MJ/m2 al día, y que la eficiencia del colector solar es del 30%, se obtiene un área teórica del colector solar de 1.1 m2, con base en la ecuación siguiente: En 6.924KJ . ? . . 2 Ac = = 1.154 REf 20 &0.30 En donde: Ac = Área del colector solar 15 En = Energía R = Radiación solar Ef = Eficiencia del colector át^ Se realizaron pruebas del funcionamiento del excusado térmico de la invención en cinco sitios distintos, a saber: Ciudad de México, Oaxaca, Tuxtla Gutiérrez, Guadalajara y Hermosillo, como algunas de las zonas más representativas de las distintas condiciones climáticas de México. El trabajo incluyó el estudio para los dos meses del año más representativos de las condiciones máximas y mínimas de insolación y temperatura, con la 25 excepción de Oaxaca, que no presenta mucha variación. El estudio se realizo con base en un colector de 1.68 m2 con un solo vidrio. Se fijaron dos valores del flujo de aire en el colector: un valor que se denominó normal, de 44 metros cúbicos por hora por metro cuadrado de colector; otro que se denominó lento, de 36 metros cúbicos por hora por metro cuadrado de colector, equivalentes a 12 y 10 litros por segundo por metro cuadrado de colector, respectivamente. En la tabla siguiente se resumen las temperaturas máximas y mínimas obtenidas en cada uno de los cinco sitios ensayados.

RESULTADOS OBTENIDOS CON COLECTORES DE AIRE FUNCIONANDO EN DIFERENTES CIUDADES Se observa que mediante el uso de la tecnología descrita es posible generar corrientes de aire con temperaturas suficientemente elevadas como para secar eficientemente la materia fecal y exterminar la totalidad de los organismos patógenos, obteniéndose un producto biológicamente inerte. Si bien la presente invención ha sido descrita con particular referencia a una modalidad preferida y utilizando energía solar exclusivamente como fuente de calor para generar corrientes de aire a altas temperaturas, deberá entenderse sin embargo que lo anteriormente descrito es tan solo una ilustración del principio inventivo y de ninguna manera deberá interpretarse en forma limitativa, ya que el secado de las excretas humanas podrá lograrse empleando otra fuente de energía, tal como la eléctrica, o alguna combinación de dos o más fuentes de energía, según resulte apropiado, y para el transporte de las excretas, utilizar otros medios que los mecánicos aquí señalados, empleando para ello sistemas neumáticos de succión u otros que resulten convenientes. Asimismo, los componentes y elementos constitutivos del excusado térmico, así como las dimensiones y configuraciones de éstos podrán modificarse de acuerdo a las condiciones y requerimientos específicos que se presenten en una situación determinada. Por lo tanto, deberá entenderse que la presente invención ha sido descrita solamente con particular referencia a una modalidad preferida, pero que sin embargo es claro para aquellos capacitados en la técnica, que existe una amplia gama de posibilidades de cambios, modificaciones y aplicaciones, todas dentro del espíritu inventivo de la misma; y se pretende, por lo mismo, que el alcance de la ésta quede limitada única y exclusivamente por el alcance mismo de las reivindicaciones anexas.

Claims (6)

1. Novedad de ia Invención 1. Un excusado térmico del tipo que comprende un gabinete de excusado que alberga un receptáculo para la captación de excretas sólidas y líquidas, caracterizado porque comprende una cámara de procesamiento de excretas funcionalmente asociada con un sistema termodinámico que genera corrientes de aire a alta temperatura que circulan por la cámara de procesamiento, mediante lo cual las excretas sólidas y semí-sólidas que son captados por el receptáculo de excretas sólidas son sometidas a dichas corrientes de aire a alta temperatura para producir un residuo seco y substancialmente libre de organismos patógenos.
2. 2. Un excusado térmico de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el sistema termodinámico comprende: medios generadores de calor para producir corrientes de aire a alta temperatura; medios de chimenea para el escape del aire caliente hacia la atmósfera; y medios de conducción de las corrientes de aire caliente, los cuales conectan en forma fluida los medios generadores de corrientes de aire a alta temperatura con la cámara de procesamiento, y de allí hacia los medios de chimenea. mediante lo cual dichas corrientes de aire a alta temperatura someten a un proceso de secado a las excretas que se encuentran en la cámara de procesamiento.
3. 3. Un excusado térmico de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el sistema termodinámico comprende medios generadores de calor que se seleccionan de entre paneles colectores de energía solar, arreglos de resistencias eléctricas y combinaciones de ambos.
4. 4. Un excusado térmico de conformidad con la reivindicación 1 , comprendiendo además un mecanismo de apertura-cierre que abre y/o cierra a voluntad del usuario una vía que comunica el receptáculo para la captación de excretas sólidas y líquidas con la cámara de procesamiento de excretas, para evitar la salida hacia la atmósfera de miasmas desde la cámara de procesamiento y a través de dicho receptáculo.
5. 5. Un excusado térmico de conformidad con la reivindicación 1 , comprendiendo además: una banda transportadora dentro de la cámara de procesamiento y sobre la cual se depositan en primer instancia las excretas; un mecanismo que confiere movimiento a dicha banda transportadora; y un depósito de residuos sólidos; en donde dicho mecanismo es accionado a voluntad por un usuario del excusado térmico para desplazar las excretas desde el sitio en el que fueron depositadas originalmente, hasta ser vertidas al depósito de residuos sólidos, siempre sometidas dichas excretas a las corrientes de aire a alta temperatura que son generadas por el sistema termodinámico.
6. 6. Un excusado térmico de conformidad con la reivindicación 1 , comprendiendo además un pozo de absorción a donde son enviadas las excretas líquidas captadas por el receptáculo de captación de excretas.