ES2297632T3 - Procedimiento y aparato para aclarar un sistema de osmosis inversa. - Google Patents

Procedimiento y aparato para aclarar un sistema de osmosis inversa. Download PDF

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Abstract

Un sistema que comprende: un módulo de membrana (105), que tiene una entrada (112) conectada a una línea de alimentación (114), módulo de membrana que presenta una salida (116) de concentrado acoplada a una línea de concentrado (115), y el módulo de membrana presenta una salida (118) de filtrado acoplada a una línea de filtrado (120), línea de filtrado que comunica con un grifo (122); un depósito de aclarado (130) acoplado de modo comunicado entre la línea de filtrado y la línea de alimentación; una válvula de retención (134) entre el depósito y la línea de alimentación, que funciona para permitir el flujo desde el depósito de aclarado a la línea de alimentación; un control (140) acoplado entre la línea de filtrado y la línea de alimentación y que funciona para abrir la línea de alimentación cuando el grifo está abierto, en función de un diferencial de presión entre la línea de alimentación y la línea de filtrado; y una válvula de retención (136) entre el control de flujo (140) y la salida (118) de filtrado y tras la ramificación de la línea al depósito de aclarado (130), que funciona para mantener la presión en la línea tras el cierre del grifo; en el cual el sistema se configura de tal manera que tras el cierre del grifo, una porción del filtrado se dispensa al depósito y a continuación se dispensa la entrada del módulo para aclarar el módulo.

Description

Procedimiento y aparato para aclarar un sistema de ósmosis inversa.
La presente invención se refiere al campo de los sistemas de purificación de agua, y más específicamente a un sistema para aclarar un sistema de OI.
Un sistema de ósmosis inversa (OI) incluye una membrana. Cuando el agua de alimentación entra en el sistema, parte del agua atraviesa la membrana como un filtrado purificado, y parte queda atrás como un concentrado. Cuando el sistema se apaga no hay flujo a través del sistema, y las sales y las impurezas se pueden difundir lentamente a través de la membrana desde el lado del concentrado hacia el lado del filtrado. Cuando el sistema se enciende de nuevo, esto da como resultado el suministro al grifo de un filtrado que tiene una concentración superior de impurezas a aquélla existente cuando el sistema se apagó.
El documento de patente WO 00/48943 A divulga un sistema de ósmosis inversa con prevención de contaminación biológica. El agua de alimentación concentrada se descarga a través de una línea de descarga. Cuando el dispositivo de ósmosis inversa se apaga y se cierra una llave de distribución para cortar el suministro de agua de alimentación se abre una válvula de control, lo que ocasiona un flujo de agua a través de un dispensador de biocida para suministrar una cantidad de agua predeterminada hacia el lado del agua de alimentación del dispositivo de ósmosis inversa. La válvula de control se abre por un período de tiempo requerido para transferir la cantidad de agua deseada. La longitud del tiempo que permanece abierta la válvula de control se puede controlar mediante diversos medios, tales como un temporizador hidráulico o eléctrico. La cantidad de agua predeterminada contiene un agente biocida añadido por el dispensador de biocida. Esta cantidad de agua predeterminada tratada llena el lado del agua de alimentación del dispositivo de ósmosis inversa y permanece allí durante el periodo en el que el dispositivo de ósmosis inversa se encuentra apagado.
Aspectos de la presente invención se definen en las reivindicaciones adjuntas.
Un sistema de acuerdo con la invención incluye un módulo de membrana que presenta una entrada conectada a una línea de alimentación, el módulo de membrana presenta, asimismo, una salida de concentrado acoplada a una línea de concentrado, y una salida de filtrado acoplada a una línea de filtrado. La línea de filtrado comunica con un grifo. El sistema incluye, asimismo, un depósito de aclarado acoplado de modo comunicado entre la línea de filtrado y la línea de alimentación, una válvula de retención entre el depósito y la línea de alimentación, un control acoplado entre la línea de alimentación y la línea de filtrado y que funciona para abrir la línea de alimentación cuando se abre el grifo, en función de un diferencial de presión entre la línea de alimentación y la línea de filtrado, y una válvula de retención entre el control de flujo y la salida de filtrado y tras la ramificación de la línea hacia el depósito de aclarado. El sistema se configura de tal manera que tras el cierre del grifo se dispensa una porción de filtrado al depósito y, a continuación, se suministra a la entrada del módulo para aclarar el módulo.
A continuación se describirán en mayor detalle realizaciones de la invención a modo de ejemplo con referencia a las figuras, en las cuales:
La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de OI de acuerdo con una realización.
Las figuras 2-5 muestran un ejemplo de sistema de la figura 1 en funcionamiento.
La figura 6 es un gráfico que exhibe el rendimiento de una realización del presente sistema.
La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de OI 100 de acuerdo con una realización. El sistema 100 incluye un módulo de membrana de OI 105 que tiene una porción de concentrado 107 y una porción de filtrado 109.
El módulo 105 tiene una entrada 112 de agua de alimentación que se comunica con una línea de entrada 114 de agua de alimentación. El sistema 100 incluye, asimismo, una salida 116 de concentrado que se comunica con una línea de salida 115 de concentrado, y una salida 118 de filtrado que se comunica con una línea de salida 120 de filtrado. La línea de salida 120 de filtrado está acoplada a un grifo 122, que se puede accionar para permitir el flujo de agua a través del sistema. Las líneas 114, 115, y 120 pueden ser mangueras, pasajes moldeados, tuberías, otros pasajes de comunicación de fluidos, o una combinación de cualquiera de los anteriores. En uso general, el agua de alimentación fluye hacia el interior de la entrada 112, y el concentrado fluye hacia fuera de la salida 116, mientras que el filtrado se dispensa mediante la salida 118.
Un depósito 130 de aclarado se acopla entre la línea de salida 120 de filtrado y la línea de entrada 114 de agua de alimentación. En una realización, una válvula de retención 132 se sitúa entre la línea de salida 120 de filtrado y el depósito 130, y una válvula de retención 134 se sitúa entre la línea de entrada 114 y el depósito. Como se discutirá en mayor detalle a continuación, el depósito 130 acumula temporalmente una cantidad de filtrado tras el cierre del grifo 122 por un usuario. El filtrado almacenado procedente del depósito de aclarado 130 se alimenta de nuevo al módulo 105 mediante la entrada 112 para aclarar la porción de concentrado 107 del módulo. En algunas realizaciones, el depósito de aclarado 130 puede ser un tanque de membrana o un tipo de acumulador, por ejemplo. En una realización, el depósito de aclarado 130 se puede dimensionar para albergar hasta un litro de filtrado, aproximadamente. Otras realizaciones pueden utilizar depósitos de mayor o menor tamaño.
El módulo de OI 105 puede incluir uno, dos o más elementos de OI, que se pueden configurar en serie o en paralelo. Por ejemplo, se pueden utilizar elementos atados en espiral que presentan un diámetro de, aproximadamente, 5,08 cm. o menos y una longitud de, aproximadamente, 30,48 cm. o menos. En una realización, el módulo de OI 105 puede incluir, asimismo, un prefiltro, tal como un filtro de carbono, para tratar el agua de alimentación antes de que el agua alcance los elementos de OI. En una realización, el sistema 100 puede incluir un alojamiento que rodea y alberga los elementos. En algunas realizaciones, el alojamiento puede rodear, asimismo, el depósito de aclarado 130. Por ejemplo, el alojamiento puede rodear todas las piezas relevantes del sistema 100, con excepción del grifo 122. En otras realizaciones, el depósito de aclarado 130 puede estar separado del alojamiento. El alojamiento puede incluir tres entradas/salidas, tales como las entradas/salidas 112, 116, 118 para comunicarse con el exterior.
En algunas realizaciones, se puede utilizar una membrana de alta permeabilidad para los elementos de OI del módulo 105. Un módulo con una membrana de alta permeabilidad elimina la necesidad de un tanque de almacenamiento de filtrado entre la salida 118 de filtrado y el grifo 122. Tal sistema sin tanque enfatiza la necesidad de un módulo de aclarado 105 tras el uso, ya que el filtrado procede directamente del módulo 105 sin haber sido disipado en un tanque de almacenamiento y filtrado de nuevo antes de ser suministrado a un usuario, tal como en sistemas de OI domésticos típicos.
Un control de flujo 140, tal como una válvula de cierre automática, se acopla funcionalmente entre la línea de salida 120 y la línea 114 de agua de alimentación. Una válvula de retención 136 se sitúa en la línea 120 entre el control de flujo 140 y la salida 118 de filtrado, y tras la ramificación de la línea hacia el depósito de aclarado 130. El control de flujo 140 funciona de modo que utiliza el diferencial de presión entre la línea 120 de filtrado y la línea 114 de alimentación para regular el flujo a través del sistema. En una realización, se puede utilizar una válvula de cierre de automática no eléctrica. Así pues, cuando un usuario abre el grifo 122 la correspondiente caída de presión en la línea 120 provoca que el control de flujo 140 abra la línea 114 de alimentación, permitiendo el flujo de agua hacia el interior de la entrada 112 (la válvula de retención 134 evita el flujo de agua de alimentación hacia el depósito 130). Cuando el grifo 122 se cierra, el aumento eventual de presión en la línea 120 a medida que el depósito 130 se llena ocasiona que el control de flujo 140 cierre la línea 114.
En general, el sistema 100 se configura como un sistema de OI sin tanque para su uso doméstico. En tal ambiente, la línea de alimentación 114 funciona bajo una presión de alimentación de, aproximadamente, 2,8-5,2 bares (40-75 psi). El sistema completo se instala habitualmente bajo un fregadero o se puede encerrar en un alojamiento y situar en un mostrador junto al fregadero, por ejemplo.
Las figuras 2-6 muestran el sistema 100 en funcionamiento, de acuerdo con una realización. Como se señaló anteriormente, el sistema 100 está configurado de tal modo que cuando el sistema se apaga, una porción del filtrado se dispensa desde la salida a la entrada para aclarar el sistema.
La figura 2 muestra el funcionamiento del sistema cuando el grifo 122 está abierto. Cuando el grifo se abre, la correspondiente caída de presión en la línea 120 ocasiona que el control 140 abra la línea 114 de agua de alimentación. El agua de alimentación entra en el módulo 105 y el concentrado sale a través de la salida 116 de concentrado, mientras que el filtrado se suministra al usuario a través del grifo 122. En un ejemplo, el depósito de aclarado 130 presenta una presión positiva de aproximadamente 0,2 bares (3 psi) cuando está seco o vacío. La válvula de retención 132 evita que el filtrado fluya hacia el depósito 130 hasta que se supere esa presión. Así pues, cuando el grifo está abierto, la línea 120 está aproximadamente a presión atmosférica y virtualmente todo el filtrado fluye a través del grifo.
Cuando el grifo 122 se cierra (figura 3), la presión en la línea 120 aumenta y el flujo de filtrado se ramifica hacia el depósito 130 a través de la válvula de retención 132. A medida que el depósito 130 se llena con el filtrado, se acumula presión en la línea 120 hasta que el diferencial de presión a lo largo del control 140 provoca que el control 140 cierre la línea de alimentación 114. En una realización, el control 140 cierra la línea de alimentación cuando la línea 120 se encuentra entre, aproximadamente, 1/3 y 1/4 de la presión de la línea de alimentación. La válvula de retención 136 actúa entonces para mantener la presión acumulada en la línea 120, de modo que se mantenga la línea de alimentación cerrada en tanto en cuanto el grifo 122 permanezca cerrado. En un ejemplo, el flujo de agua de alimentación continúa aproximadamente durante 30 segundos tras el cierre del grifo. Como se indicó anteriormente, en un ejemplo el depósito 130 está lleno con un litro de filtrado, aproximadamente, durante este tiempo.
En referencia a la figura 4, una vez que se cierra la línea de alimentación 114 y el depósito 130 está suficientemente lleno de filtrado, el diferencial de presión entre el depósito 130 y la línea de alimentación 114 ocasiona que el filtrado almacenado fluya a través de la válvula de retención 134 y hacia el interior de la entrada 112 del módulo 105. El filtrado procedente del depósito 130 diluye la porción 107 de mayor concentración del módulo 105 y, eventualmente, arrastra el concentrado hacia la línea de concentrado 115 de tal modo que la porción 107 de concentrado del módulo se llena, al menos parcialmente, con filtrado o se llena completamente con filtrado. En un ejemplo, el depósito de aclarado acumula aproximadamente una presión de 0,7 bares (10 psi) cuando se llena con filtrado.
Como se puede ver en la figura 5, una vez que el filtrado se encuentra dentro de la porción 107 de concentrado, cualquier difusión cruzada en el interior del módulo sólo da como resultado la entrada de filtrado en la porción 109 de filtrado del módulo. De acuerdo con esto, cuando el grifo 102 se abre de nuevo, el filtrado que fluye inmediatamente hacia el exterior del grifo no contiene cantidades inaceptables de sal u otras impurezas.
En un ejemplo, el sistema 100 se puede instalar en un entorno de OI doméstico típico. Por ejemplo, la presión de alimentación en la línea 114 puede ser de 2,8-5,2 bares (40-75 psi), aproximadamente. El control 140 puede ser una válvula de cierre automática diseñada para cerrar la línea 114 cuando el diferencial de presión a lo largo de la válvula de cierre sea, aproximadamente, 1/3 a 1/4 de la presión de la línea de alimentación. La válvula de retención 136 puede ser una válvula de retención simple. La válvula de retención 132 puede ser una válvula de retención simple que se abre cuando el grifo se cierra debido a la presión acumulada en la línea de salida. La válvula de retención 134 puede ser una válvula de retención simple que se abre una vez que la presión del depósito es superior a la presión de la línea de alimentación. En una o más realizaciones, se pueden omitir una o más de las válvulas 132, 134, 136 y/o se pueden utilizar otros controles de flujo. En una realización, un control de flujo, tal como una válvula de cierre automática, puede acoplarse funcionalmente entre la línea 120 y la línea de salida 115 de concentrado en lugar del control 140 descrito anteriormente, o adicionalmente a éste.
De acuerdo con esto, el sistema 100 proporciona un sistema de aclarado relativamente simple que no requiere de bombas o controles electrónicos para forzar o controlar el flujo de agua través del sistema. Por el contrario, mediante el uso de válvulas de retención 132, 134, 136, y de la válvula de cierre de 140 automática, el sistema permite el aclarado automático del lado de concentrado del módulo 105 cada vez que se cierra el grifo. Al esperar hasta que el grifo se cierra para recoger el filtrado para el aclarado, el sistema no gasta filtrado o provoca inconvenientes al usuario. El aclarado ocurre sin que ni siquiera el usuario sea consciente de ello, y no se desvía ninguna cantidad de filtrado que el usuario desee utilizar inmediatamente.
La figura 6 muestra un gráfico de los resultados de la prueba que compara el porcentaje de paso de sal con respecto al tiempo cuando se abre un grifo tras un intervalo de 10 minutos entre el cierre del grifo y su apertura de nuevo. La línea A muestra un sistema estándar sin aclarado en el cual se muestra que se suministra un alto porcentaje de impurezas cuando se el sistema se abre por primera vez. La línea B muestra un sistema como el descrito anteriormente, de acuerdo con una realización, en el cual el porcentaje de impurezas comienza relativamente bajo y permanece así cuando se abre el grifo.
En algunas realizaciones, el sistema 100 se puede utilizar, asimismo, con un tanque de almacenamiento de filtrado situado entre el módulo 105 y el grifo 122 para almacenar filtrado.
Para mantener un buen orden, se establecen diversos aspectos de la invención en las siguientes cláusulas:
1. El sistema de acuerdo con la invención, que incluye una válvula de retención (132) entre la línea de filtrado y el depósito de aclarado.
2. El sistema de la cláusula 1, en el cual la entrada de alimentación suministra agua de alimentación al módulo a 5,2 bares (75 psi) o menos.
3. El sistema de acuerdo con la invención, en el cual el depósito tiene un volumen de, aproximadamente, 1 litro o menos.
4. El sistema de acuerdo con la invención, en el cual no existe un tanque de almacenamiento de filtrado situado entre la salida de filtrado y un grifo.
5. El sistema de la cláusula 9, que incluye una válvula de retención simple (132) entre la línea de filtrado y el depósito de aclarado, que funciona para permitir el flujo al depósito de aclarado tan sólo tras el cierre del grifo.

Claims (6)

1. Un sistema que comprende:
un módulo de membrana (105), que tiene una entrada (112) conectada a una línea de alimentación (114), módulo de membrana que presenta una salida (116) de concentrado acoplada a una línea de concentrado (115), y el módulo de membrana presenta una salida (118) de filtrado acoplada a una línea de filtrado (120), línea de filtrado que comunica con un grifo (122);
un depósito de aclarado (130) acoplado de modo comunicado entre la línea de filtrado y la línea de alimentación;
una válvula de retención (134) entre el depósito y la línea de alimentación, que funciona para permitir el flujo desde el depósito de aclarado a la línea de alimentación;
un control (140) acoplado entre la línea de filtrado y la línea de alimentación y que funciona para abrir la línea de alimentación cuando el grifo está abierto, en función de un diferencial de presión entre la línea de alimentación y la línea de filtrado; y
una válvula de retención (136) entre el control de flujo (140) y la salida (118) de filtrado y tras la ramificación de la línea al depósito de aclarado (130), que funciona para mantener la presión en la línea tras el cierre del grifo;
en el cual el sistema se configura de tal manera que tras el cierre del grifo, una porción del filtrado se dispensa al depósito y a continuación se dispensa la entrada del módulo para aclarar el módulo.
2. El sistema de la reivindicación 1, que incluye una válvula de cierre (140) automática, acoplada entre la línea de filtrado y la línea de alimentación y que funciona para abrir la línea de alimentación cuando el grifo está abierto, en función de un diferencial de presión entre la línea de alimentación y la línea de filtrado.
3. El sistema de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, que incluye una válvula de retención (132) entre la línea de filtrado y el depósito de aclarado.
4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el control incluye una válvula de cierre automática no eléctrica.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la línea de alimentación suministra agua desde una fuente de alimentación a las condiciones de presión del agua doméstica.
6. Un procedimiento para el funcionamiento de un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, procedimiento que comprende:
suministrar un filtrado desde una salida (118) de filtrado del módulo de membrana (105) al grifo (122);
tras el cierre de grifo, suministrar filtrado al depósito de aclarado (130) desde la salida de filtrado; y
suministrar el filtrado en el depósito de aclarado a la entrada (112) de agua de alimentación del módulo de membrana a través de la válvula de retención (134) para aclarar el módulo de membrana.
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