PROCESO Y APARATO PARA DESCONTAMINACIÓN DEL AERE ATMOSFÉRICO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Esta invención se fundamenta en el procedimiento natural de descontaminación atmosférica de la lluvia que arrastra del aire atmosférico casi todos los contaminantes; con la excepción que este procedimiento se podrá efectuar constantemente.
El propósito de la invención es procesar físico-químicamente el aire atmosférico contaminado por emisiones de diversas fuentes como son: industrias, automotores, etc. Actualmente existen procedimientos de limpieza de partículas suspendidas en el aire, mediante su cargado electrostático: "Method of catalitically treating the atmosphere and heat exchange devices produced thereby" Patente US5997831, expedida 12/99; ionizado de gases: "Room air decontamination device" Patente US5837040, expedida 11/98; y, mediante la circulación del aire a través de las barreras de reactivos químicos como: agua, hidróxidos de álcalis, ácido sulfúrico, nitrato de sodio, permanganato de potasio e, hipoclorito de sodio, transformando agentes contaminantes en deshecho sólido: "Process for air decontamination" Patente US5227144, expedida 7/93. Estos procedimientos sólo pueden ser utilizados en espacios cerrados a efecto de que se lleve a cabo la disociación iónica, efecto que se reinvierte al detenerse el proceso, reconstituyéndose los compuestos originales y pudiéndose crear algunos aún más tóxicos; por otra parte, el aire contaminado al tener contacto en una sola ocasión con los reactivos, atrapa agentes contaminantes en baja proporción, existiendo la posibilidad de que una gran cantidad escapen a su acción, siendo consecuentemente baja la calidad del producto (aire descontaminado) y; asimismo, intervienen compuestos caros y potencialmente peligrosos.
A efecto de eliminar de manera segura, efectiva, eficiente y a bajo costo los agentes contaminantes nocivos a la salud contenidos en el aire atmosférico de las ciudades del planeta como son entre otros: partículas suspendidas de cualquier clase, bióxido de azufre, bióxido de carbono, ozono y, óxidos de nitrógeno; se pensó en el desarrollo del presente proceso y aparato para descontaminación del aire atmosférico, que reproduce artificialmente los efectos de un proceso natural.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Las características de este novedoso proceso para descontaminación del aire atmosférico, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los diez dibujos que se acompañan; dónde se indican sus componentes y su secuencia:
La Figura No. 1 es una perspectiva que muestra la succión del aire contaminado de la atmósfera mediante bomba turbo-molecular. La Figura No. 2 es una perspectiva de la conducción del aire a dentro del depósito embovedado. La Figura No. 3 es una perspectiva en que se aprecian tanque de reacción número uno y tanque de almacenamiento conteniendo hidróxido de calcio. La Figura No. 4 es una perspectiva de tanque de reacción número dos y tanque de almacenamiento de agua. La Figura No. 5 es una perspectiva en que se observan cortinas de caucho orgánico dividiendo parcialmente cámara aérea.
La Figura No. 6 es una perspectiva que exhibe burbujeo simultáneo del aire contaminado dentro de las soluciones de los tanques de reacción. La Figura No. 7 es una perspectiva que ilustra la recaptura del aire contenido en la cámara aérea. La Figura No. 8 es una perspectiva del bombeo hidráulico del hidróxido de calcio al tanque de reacción número 1.
La Figura número 9 es una perspectiva que muestra del sistema de calentamiento y expulsión del aire. La Figura No.10 es una perspectiva del sistema de drenaje de sedimento.
Con referencia a dichas figuras; el aparato está formado por bomba turbo molecular exterior
( No. 1) acondicionada con cono y malla protectora en su ingreso de aire y campana hermética con tubo en su salida de aire, suspendida en altura mediante poste hueco cimentado (No. 2), a través del cual pasará cableado, mecanismo para orientación y, tubería a depósito embovedado (No. 3). Además, cuenta con tubería acondicionada con válvula de sólo ingreso de aire (No. 4) bifurcada, a dos tanques de reacción para líquidos (Nos. 6 y 7) dispuestos en línea y parcialmente divididos por una pared (No. 5). De la misma forma, está compuesto por dos tanques de almacenamiento acondicionados con bomba hidráulica y sistema de tubería, (No. 9) conteniendo hidróxido de calcio y (No. 10) conteniendo agua para abastecimiento o almacenamiento, divididos completamente entre ellos y de las demás partes del aparato por paredes (Nos. 5 y 8).
Igualmente, está integrado por cortinas fabricadas con tela de mosquitero y caucho orgánico (No.
12) que dividen parcialmente la cámara aérea (No. 11) arriba de la pared divisoria (5) asidas del techo de la bóveda (3) en su parte superior y mediante tirantes de pared a pared de su parte inferior. De la misma manera, se conforma de sistema tubular terminal en emparrillado con perforaciones en su lado superior (No. 13), dispuesto a una séptima parte de distancia del fondo de los tanques, tomando en cuenta el nivel de la superficie de las soluciones. Asimismo, está formado por bomba turbo molecular interior (No. 14) acondicionada con válvula de sólo ingreso
(No. 15) al sistema interior de tubería (No. 16). De igual forma, cuenta con sistema de calentamiento de aire (No. 17) en la cámara aérea (No. 11) sujetado de la parte interior de la bóveda (No. 3) compuesto por una red de resistencias eléctricas sobrepuestas; el sistema de expulsión del aire descontaminado al exterior consiste en chimenea (No. 18) acondicionada con bomba turbo molecular colocada sobre la bóveda (No. 3) arriba del tanque de reacción número dos (No. 7). Además, cuenta con sistema de drenaje de sedimento, conformado por bombas hidráulicas (No. 19) implementadas para cada tanque de reacción, colocadas en el exterior sobre la bóveda del depósito (No. 3), tubería horizontal en emparrillado (No. 20) con perforaciones en su lado inferior, dispuesto a una distancia mínima del fondo de los tanques de reacción y, filtros para líquidos (No. 21) colocados también en el exterior sobre la bóveda del depósito (No. 3).
El proceso se lleva a cabo de la siguiente forma: La bomba turbo molecular exterior (No. 1) succiona de la atmósfera el aire contaminado, conduciéndolo a presión a través de tubería contenida dentro de poste hueco cimentado (No. 2) a dentro de depósito embovedado (No. 3), pasando por válvula de sólo ingreso (No. 4) a tubería bifurcada (No. 16) dirigida a dos tanques de reacción dispuestos en línea y parcialmente divididos por una pared (No. 5), conteniendo: el número uno (No. 6) agua a temperatura de cero a cuatro grados centígrados, lograda mediante suministro de hielo molido (a tal temperatura cada litro de agua disuelve 80 litros de bióxido de azufre) y; el tanque número dos (No. 7) conteniendo hidróxido de calcio, el aire contaminado burbujea simultáneamente dentro de dichas substancias a través de sistema tubular terminal en emparrillado (No. 13), hasta que el aire alcance en la cámara aérea (No. 11) una presión aproximada de cuatro atmósferas (pudiendo variar según las necesidades y las características de la construcción del depósito), momento en que dejará de funcionar la bomba turbo molecular exterior (No. 1) y, la bomba turbo molecular interior (No. 14) acondicionada con válvula de sólo ingreso (No. 15) iniciará a presionar el aire en tratamiento al sistema interior de tubería (No. 16) para reburbujearlo de nuevo simultáneamente dentro de los reactivos citados contenidos dentro de los tanques de reacción (Nos. 6 y 7), a través de sistema tubular terminal en emparrillado (No.
13), hasta que el aire alcance su grado máximo de descontaminación, radicando aquí la efectividad y eficiencia del invento, atrapándose los agentes contaminantes en las mencionadas soluciones de la siguiente manera: a) En el tanque de reacción número uno (No. 6), el bióxido de azufre (SO2) al reaccionar con el agua (H2O) formará ácido sulfuroso (H2SO3) y, éste con exceso de oxigeno (O2) se transformará en trióxido de azufre (SO3) el cual a su vez al reaccionar con el agua (H2O) formará ácido sulfúrico más agua (H2SO4) + (H2O); el bióxido de carbono (CO2) al reaccionar con el agua (H2O) formará ácido carbónico (H2CO3); el monóxido de nitrógeno (NO) se oxida en presencia de oxigeno libre transformándose en bióxido de nitrógeno (NO2), éste en presencia de oxigeno (O2) más agua (H2O), se transforma en ácido nítrico NO + O = NO2 2NO2 + O = 2HNO3. b) En el tanque de reacción número dos (No. 7): el hidróxido de calcio Ca(OH)2 al reaccionar con el agua (H2O) formará carbonato de calcio más agua (CaCθ3) + (H2O); y, el trióxido de azufre (SO3) al reaccionar con el hidróxido de calcio Ca(OH)2 se obtendrá sulfato de calcio más agua (CaS04) + (H2O). La molécula de ozono (O3) al hacer contacto con el caucho orgánico de las cortinas se descompondrá en oxigeno (O2) ya que el aire que lo contiene circulará por la cámara aérea. c) El hidróxido de calcio contenido en el correspondiente tanque de almacenaje (No. 9) se bombea hidráulicamente al tanque de reacción número uno (No. 6), para neutralizar los ácidos sulfuroso, sulfúrico, carbónico y nítrico, entre otros, formados en virtud de la reacción de los agentes contaminantes con el agua fría, obteniéndose sus respectivos sulfates, carbonates y nitratos que se asentarán como sedimento, en el fondo de este tanque de reacción, sucediendo esta última reacción en el tanque de reacción número dos
(No. 7) por lo que se refiere a la formación de sulfates, carbonates y nitratos. d) La totalidad de partículas suspendidas quedarán atrapadas dentro de los dos tanques de reacción (Nos. 6 y 7) al hacer contacto con las soluciones.
Una vez terminada la anterior etapa del proceso, la bomba turbo-molecular interna (No. 14) dejará de funcionar y por consiguiente se detendrá el burbujeo en los tanques de reacción (Nos.
6 y 7). Simultáneamente al burbujeo y reburbujeo del aire mencionados, el aire circulará por la cámara aérea (No. 11) haciendo contacto con las cortinas de caucho orgánico (No. 12), descomponiéndose en oxigeno las moléculas de ozono en él contenidas al atacar al caucho; el sistema de calentamiento de aire (No. 17) descompondrá en oxigeno mediante calentamiento del aire de cuarenta a cincuenta grados centígrados, las moléculas de ozono que pudieran haber
escapado al contacto con el caucho orgánico de las cortinas; la expulsión del aire descontaminado al exterior por medio de chimenea (No. 18) además del fenómeno de convección, lo impulsarán a ocupar altura mayor en la atmósfera que el aire contaminado que es más denso, ocupando este último estrato inferior propiciando su acceso para procesar su descontaminación.
El sedimento (sulfates, carbonates, nitratos, materia sólida relativa a las otrora partículas suspendidas, etc.) asentado en el fondo de los tanques de reacción, se drenan mediante sistema de drenaje de sedimento, por medio de succión de bombas hidráulicas (No. 19) y, a través de sistema de tubería horizontal en emparrillado con perforaciones en su lado inferior (No. 20), bombeándose los sedimentos por medio de tubería a filtros para líquidos (No. 21).
Como se puede advertir, en este invento no intervienen elementos químicos caros o peligrosos, siendo por consecuencia totalmente inocuo y de bajo costo.
Las diferencias de la presente invención con invenciones semejantes ya conocidas son: a) Succión del aire atmosférico contaminado por medio de bomba turbo-molecular. b) Conducción del aire contaminado a presión por tubería a depósito embovedado. c) Burbujeo del aire contaminado por medio de sistema tubular terminal en emparrillado con perforaciones en su lado superior, dispuesto a una séptima parte de la distancia del fondo de los tanques teniendo en cuenta en nivel de la superficie de las soluciones, dentro de dos tanques de reacción; conteniendo el número 1, agua de cero a cuatro grados centígrados, lograda por medio de suministro de hielo molido y, el número 2, conteniendo hidróxido de calcio. d) Recaptura y reburbujeo del aire en proceso contenido a aproximadamente cuatro atmósferas en la cámara aérea (pudiendo variar según las necesidades y a las características de la construcción del depósito) hasta lograr su grado máximo de descontaminación, por medio de bomba turbo-molecular integrada al sistema interior de tubería (con válvula de sólo ingreso) que empieza a trabajar antes de que deje de funcionar la externa. e) Neutralización de los ácidos formados por la reacción de los agentes contaminantes con el agua fría contenida en el tanque de reacción número 1, por medio de bombeo a éste de hidróxido de calcio del tanque del almacenamiento. f) Captura de agentes contaminantes dentro de las soluciones contenidas en los dos tanques de reacción en cuyos fondos se asientan transformados en sedimento.
g) Descomposición de la molécula de ozono por medio del contacto del aire que lo contiene con cortinas de caucho orgánico. h) Descomposición de las moléculas de ozono que pudieran haber escapado al paso anterior, mediante calentamiento del aire en la cámara aérea del depósito de cuarenta a cincuenta grados centígrados, por sistema de resistencias sobrepuestas colocado en el techo de la bóveda arriba del tanque de reacción número 2. i) Expulsión a presión del aire descontaminado al exterior del depósito, por medio de chimenea acondicionada con bomba turbo-molecular. j) Reintegración del aire descontaminado a la atmósfera por el fenómeno de convección. k) Colocación del aire descontaminado en la atmósfera a una altura mayor que la del aire contaminado que es más denso y, por consiguiente ocupa estrato inferior propiciando su acceso para procesar su descontaminación.
1) Sistema de drenaje de sedimento (sulfates, carbonates, nitratos y material sólido relativo a las otrora partículas suspendidas) del fondo de los tanques de reacción, por succión de bombas hidráulicas implementadas para cada tanque colocadas en el exterior sobre la bóveda del depósito y, a través de sistema de tubería horizontal en emparrillado con perforaciones en su parte inferior, dispuesto a una distancia mínima del fondo de los tanques de reacción, bombeándose los sedimentos por medio de la tubería a filtros colocados también sobre la parte exterior de la bóveda del depósito.
Por todo lo dicho anteriormente, se puede afirmar que estas características de descontaminación no han sido logradas por ningún otro proceso o aparato similar y reúne en sí las características de seguridad, efectividad, eficiencia y bajo costo en la descontaminación del aire atmosférico.