ES2641949T3 - Un aparato para generar calor - Google Patents

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ES2641949T3 ES10776116.5T ES10776116T ES2641949T3 ES 2641949 T3 ES2641949 T3 ES 2641949T3 ES 10776116 T ES10776116 T ES 10776116T ES 2641949 T3 ES2641949 T3 ES 2641949T3
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Abstract

Un aparato para calentar un líquido, cuyo aparato comprende: una cámara de mezclado; medios de dispensado para dispensar cantidades medidas de un primer y un segundo reactivos químicos en la cámara de mezclado para formar una mezcla de reacción de manera que los reactivos químicos experimentan una reacción química exotérmica para generar calor y uno o más productos de reacción; un dispositivo de control electrónico conectado a los medios de dispensado para controlar el dispensado de cantidades medidas del primer y segundo reactivos químicos; una o más bombas para mover los reactivos químicos y la mezcla de reacción alrededor del aparato; un intercambiador de calor que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reacción y una entrada y una salida para dicho líquido, de manera que cuando dicho líquido pasa a través del intercambiador de calor es calentado por la trasferencia de calor desde la mezcla de reacción; una o más estaciones de monitorización para monitorizar uno o más parámetros físicos o químicos de la mezcla de reacción; estando dispuestas las estaciones de monitorización para comunicarse con el dispositivo de control electrónico; y una salida de residuos para retirar mezcla de reacción consumida del aparato; en donde la cámara de mezclado, el intercambiador de calor y la una o más estaciones de monitorización están conectadas de manera que forman un bucle; y caracterizado porque el dispositivo de control electrónico está programado para provocar que la mezcla de reacción sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces, y de forma opcional para provocar que los medios de dispensado dispensen cantidades medidas adicionales del primer y/o segundo reactivos químicos en la cámara de mezclado; y/o para provocar que una porción de la mezcla de reacción sea expulsada a través de la salida de residuos, con el fin de controlar la temperatura de la mezcla de reacción que pasa a través del intercambiador de calor.

Description

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DESCRIPCION
Un aparato para generar calor
Esta invencion se refiere a un aparato para generar calor para uso en un sistema de calentamiento para Kquidos tales como agua.
Antecedentes de la invencion
Es bien conocido que muchas reacciones qmmicas son exotermicas, es decir, producen calor, y ejemplos de dichas reacciones incluyen reacciones acido-base.
El documento US 4325355 describe un sistema de calentamiento en el cual se produce una reaccion exotermica entre un metal solido y una solucion en un reactor que contiene un intercambiador de calor. En el sistema de reaccion espedfico descrito, las piezas de aluminio se descienden en una solucion de hidroxido sodico. Durante la reaccion entre la solucion de hidroxido sodico y aluminio, el aluminio se convierte en hidroxido de aluminio con la evolucion de gas hidrogeno. El hidroxido de aluminio reacciona con el hidroxido de sodio para formar aluminato de sodio.
El documento DE 3539710 describe un sistema de calentamiento a pequena escala que comprende una bolsa exterior que contiene una bolsa interior dividida en dos camaras que contienen productos qmmicos reactivos. Presurizar la bolsa (por ejemplo, mediante amasado), provoca que la pared de separacion se rompa, permitiendo que los productos qmmicos reactivos reaccionen para producir calor. Los qmmicos reactivos pueden ser hidroxido de sodio y antudrido acetico. El sistema de calentamiento del documento DE 3539710 es descrito como especialmente util para el calentamiento de manos y pies.
El documento GB 2381187 da a conocer un metodo y un aparato para limpiar una superficie. Como parte del proceso de limpieza, se calienta una solucion de limpieza mezclando productos qmmicos en una reaccion exotermica.
El documento WO 86/01880 describe un sistema de calentamiento que puede ser utilizado para calentamiento de agua domestica y que implica un proceso de fases multiples que comprende una primera etapa de intercambio de calor en la cual el calor extrafdo de agua de mar es utilizado para vaporizar un gas lfquido tal como amomaco. El vapor de amomaco entonces pasa a una segunda fase en la que reacciona o bien con una solucion de carbonato de sodio o de dioxido de carbono en un proceso exotermico, cuyo calor es extrafdo para calentar agua domestica.
El documento US 4044821 describe un sistema de conversion y almacenamiento de energfa en el cual compuestos qmmicos tales como el amomaco o hidruros metalicos son descompuestos utilizando energfa a partir de, por ejemplo, un dispositivo de energfa solar. Los productos de descomposicion pueden ser recombinados en una etapa posterior para producir energfa qmmica.
El documento WO 2004/040645 da a conocer un intercambiador de calor microflmdico para proporcionar un control de calentamiento y enfriamiento a pequena escala utilizando reacciones qmmicas exotermicas y endotermicas. La adicion de acido sulfurico al agua es divulgada como un ejemplo de una fuente de calentamiento exotermico.
El documento US 3563226 describe un sistema de calentamiento destinado para su uso en ambientes submarinos o libres de oxfgeno en los cuales un oxidante tal como oxfgeno puro se hace reaccionar con un material piroforico tal como el fosforo.
El documento US 7381376 da a conocer generadores de vapor/niebla en los cuales la fuente del calor es una reaccion qmmica exotermica.
El documento DE 3819202 describe un sistema de almacenamiento de calor que utiliza sales fundidas
El documento US 4303541 describe un dispositivo de almacenamiento de calor latente que hace uso de soluciones saturadas de sales. Las sales son formadas por la reaccion de un acido y una base y ah una referencia de paso a la posibilidad de que el calor generado en la reaccion pueda ser utilizado en otro lugar.
Mis solicitudes de patente anteriores WO2008/102164 y GB2446820 dan a conocer un metodo y un aparato para producir un suministro de fluido calentado (por ejemplo, agua) en donde el metodo comprende pasar el fluido a traves de una unidad intercambiadora de calor donde es calentado mediante una fuente de calor que deriva su calor de la reaccion exotermica de dos o mas reactivos qmmicos, de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
La presente invencion proporciona un aparato mejorado para hacer uso del calor generado por reacciones qmmicas exotermicas para calentar lfquidos tales como el agua en un suministro de agua.
Resumen de la invencion
En un primer aspecto, la invencion proporciona un aparato para calentar un lfquido, cuyo aparato comprende:
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una camara de mezclado;
medios de dispensado para dispensar cantidades medidas de un primer y un segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado para formar una mezcla de reaccion de manera que los reactivos qmmicos experimentan una reaccion qmmica exotermica para generar calor y uno o mas productos de reaccion;
un dispositivo de control electronico conectado a los medios de dispensado para controlar el dispensado de las cantidades medidas del primer y segundo reactivos qmmicos;
una o mas bombas para mover los reactivos qmmicos y la mezcla de reaccion alrededor del aparato;
un intercambiador de calor que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reaccion y una entrada y una salida para dicho lfquido, de manera que cuando dicho lfquido pasa a traves del intercambiador de calor es calentado por la transferencia de calor desde la mezcla de reaccion;
una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion; estando dispuestas las estaciones de monitorizacion para comunicarse con el dispositivo de control electronico; y
una salida de residuos para retirar la mezcla de reaccion consumida del aparato;
caracterizado porque la camara de mezcla, el intercambiador de calor y la una o mas estaciones de monitorizacion estan conectadas de manera que forman un bucle; y en donde el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces, y de forma opcional para provocar que los medios de dispensado dispensen ademas cantidades medidas del primer y/o el segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado; y/o para provocar que una proporcion de la mezcla de reaccion sea expulsada a traves de la salida de residuos, con el fin de controlar la temperatura de la mezcla de reaccion que pasa a traves del intercambiador de calor.
Aspectos particulares y preferidos y modos de realizacion de la invencion se describen mas abajo y se establecen en las reivindicaciones adjuntas al presente documento.
En el aparato de la invencion, la camara de mezclado, el intercambiador de calor y la una o mas estaciones de monitorizacion estan conectadas de manera que forman un bucle; y el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces. Cuando el aparato se pone en marcha, los medios de dispensado dispensan cargas iniciales de los dos reactivos qmmicos en la camara de mezclado. Los dos reactivos qmmicos reaccionan de forma exotermica para dar lugar a una mezcla de reaccion calentada que puede contener solo productos de reaccion o una mezcla de reactivos y productos de reaccion dependiendo de la tasa constante para la reaccion qmmica en cuestion y las concentraciones de los reactivos. La mezcla de reaccion calentada es entonces dirigida a traves del intercambiador de calor, o bien directamente o a traves de uno o mas componentes diferentes del sistema tal como una estacion de monitorizacion y/o un mezclador y/o una bomba. En el intercambiador de calor, la mezcla de reaccion calentada transfiere el calor a un lfquido (por ejemplo, agua para un sistema de calentamiento de agua) que pasa a traves del intercambiador de calor.
Mientras pasa a traves del intercambiador de calor, la mezcla de reaccion puede haber dado todo su calor; es decir, la temperatura de la mezcla de reaccion puede haber vuelto a la temperatura ambiente. Sin embargo, un escenario igualmente comun (si no mas comun) es que la mezcla de reaccion haya dado solo una porcion de su calor al lfquido en el intercambiador de calor. Ademas, en algunos casos, la relacion entre el primer y segundo reactivos puede que no haya llegado a completarse y puede haber por consiguiente reactivos que no han reaccionado en la mezcla de reaccion. En dichos casos, podna ser despilfarrador e ineficiente descargar la mezcla de reaccion a los residuos. En su lugar, el aparato de la invencion esta configurado para que la mezcla de reaccion se mueva en un bucle y se ha retornada a la camara de mezclado. En esta fase, dependiendo de la diferencia de temperatura entre la mezcla de reaccion y la temperatura objetivo predeterminada requerida para calentar el lfquido que pasa a traves del intercambiador de calor, puede que se dispensen cargas adicionales del primer y/o el segundo reactivos en la camara de mezclado para generar mas calor. Por tanto, el controlador electronico puede estar programado de tal manera que si la temperatura de la mezcla de reaccion excede un cierto valor, no se introducen cargas adicionales de reactivos en la camara de mezclado. Por el contrario, si la temperatura de la mezcla de reaccion ha cafdo por debajo de un valor predeterminado, el controlador electronico ordena a los medios de dispensado dispensar cargas adicionales de uno o ambos reactivos. La mezcla de reaccion, suplementada tal y como se requiera con reactivos adicionales es entonces circulada alrededor del sistema una segunda vez. Por tanto, en el aparato de la presente invencion, la mezcla de reaccion es reciclada una o mas veces despues de que se ha completado su paso inicial alrededor del bucle.
Reciclando la mezcla de reaccion alrededor del bucle, la cantidad maxima de calor puede ser extrafda de la mezcla de reaccion.
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^picamente, la mezcla de reaccion es circulada alrededor del bucle entre dos y veinte veces, por ejemplo desde tres a doce veces. De forma preferible, la mezcla de reaccion es circulada alrededor del bucle al menos tres veces, y de forma mas usual al menos cuatro veces.
El reciclado de la mezcla de reaccion alrededor del bucle y la adicion de cargas adicionales de los dos reactivos es controlado por un controlador electronico (un ordenador o un microprocesador). El controlador electronico esta conectado (electronicamente o de forma inalambrica) a cada una de las estaciones de monitorizacion y recibe una retroalimentacion en parametros ffsicos y qmmicos clave de la mezcla de reaccion. Las estaciones de monitorizacion pueden estar situadas en un numero de posiciones en el bucle.
En un modo de realizacion, la estacion de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion esta situada aguas abajo del intercambiador de calor y aguas arriba del intercambiador de calor.
De forma alternativa o de forma adicional, una estacion de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion puede estar situada aguas abajo del intercambiador de calor y aguas arriba de la camara de mezclado.
Una variedad de diferentes parametros ffsicos y qmmicos se puede monitorizar en la estacion de monitorizacion, dependiendo de la naturaleza de la reaccion qmmica exotermica.
Tfpicamente, al menos una estacion de monitorizacion mide la temperatura de la mezcla de reaccion. De forma preferible, la temperatura es monitorizada por cada una de una pluralidad (por ejemplo, dos) de estaciones de monitorizacion.
Cuando los reactivos qmmicos son un acido y una base, se prefiere que al menos una estacion de monitorizacion (y preferiblemente dos o mas estaciones de monitorizacion) midan el pH de la mezcla de reaccion. La retro alimentacion de informacion al controlador electronico es entonces utilizada para determinar si se necesita anadir mas acido o base a la mezcla.
A medida que las concentraciones de reactivos y los productos de reaccion en la mezcla de reaccion aumentan, de manera que la viscosidad de la mezcla de reaccion puede aumentar, esto lleva a una reduccion en el caudal o a un incremento en la energfa necesitada para bombear la mezcla de reaccion alrededor del bucle. Por lo tanto, una estacion de monitorizacion puede comprender medios para medir el caudal y/o la viscosidad de la mezcla de reaccion.
En un modo de realizacion preferido de la invencion, el uno o mas parametros ffsicos y qmmicos monitorizados por las estaciones de monitorizacion son seleccionados de, el pH, la temperatura, la tasa de flujo y la viscosidad de la mezcla de reaccion.
En otro modo de realizacion, la estacion de monitorizacion o estaciones de monitorizacion cada una mide tanto la temperatura como el pH de la mezcla de reaccion.
Con el fin de permitir un mezclado eficiente de los reactivos y por lo tanto ayudar a que se produzca la finalizacion de la reaccion entre los reactivos para proceder a la finalizacion, se pueden proporcionar uno o mas mezcladores adicionales (por ejemplo, mezcladores en lmea estaticos) en varias posiciones alrededor del bucle. El uso de mezcladores en lmea adicionales es particularmente beneficioso en tasas de flujo mas altas alrededor del bucle cuando se requiere un mezclado maximo en el periodo mas corto.
Por ejemplo, en un modo de realizacion, esta prevista una estacion de monitorizacion inmediatamente aguas abajo de la camara de mezclado y un mezclador en lmea es interpuesto entre la estacion de monitorizacion y el intercambiador de calor.
En otro modo de realizacion, la estacion de monitorizacion esta prevista aguas abajo del intercambiador de calor y aguas arriba de la camara de mezclado y el mezclador en lmea esta situado en el bucle aguas abajo de la estacion de monitorizacion y aguas arriba de la camara de mezclado.
El aparato esta provisto de una salida de residuos de manera que la mezcla de reaccion consumida (o sustancialmente consumida) puede ser retirada del sistema para hacer sitio a la adicion de reactivos nuevos. La salida de residuos esta conectada de forma preferible al controlador electronico de manera que una porcion de la mezcla de reaccion puede ser enviada a los residuos cuando uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion caen por debajo o exceden un valor predeterminado.
Por ejemplo, si todo el calor ha sido extrafdo de la mezcla de reaccion en el intercambiador de calor (es decir, las temperaturas de la mezcla de reaccion y ffquido que pasa a traves del intercambiador de calor son sustancialmente los mismos) una porcion de la mezcla de reaccion puede ser enviada al residuo para permitir que reactivos nuevos se introduzcan en la camara de mezclado para generar mas calor.
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Ademas, a medida que progresa la reaccion, la viscosidad de la mezcla de reaccion normalmente se incrementara y el controlador electronico puede ordenar a la salida de residuos abrirse para permitir la liberacion de una porcion de la mezcla de reaccion una vez que la viscosidad ha excedido un valor predeterminado.
En muchos casos, el reciclado de la mezcla de reaccion puede llevar a que las concentraciones de productos de reaccion aumenten hasta el punto de que se forme una solucion saturada y los productos de reaccion empiecen a precipitar o a cristalizar en la solucion. Cuando los reactivos son acidos y bases, tipicamente pueden comenzar a precipitar o cristalizar sales en la solucion despues de aproximadamente tres o cuatro ciclos. Por tanto puede estar previsto un tanque de sedimentacion en o adyacente a la salida de residuos para permitir al material solido que se sedimente fueran de la mezcla de reaccion antes de la retirada a traves de la salida de residuos.
La salida de residuos esta tipicamente situada aguas abajo del intercambiador de calor y, en un modo de realizacion, esta dispuesta en o inmediatamente adyacente a una estacion de monitorizacion aguas abajo del intercambiador de calor.
En un modo de realizacion de la invencion, el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que una porcion de la mezcla de reaccion sea expulsada a traves de la salida de residuos cuando la viscosidad de la mezcla de reaccion exceda un valor predeterminado y/o el caudal de la mezcla de reaccion alrededor del bucle sea menor que un valor predeterminado.
El aparato de la invencion puede hacerse funcionar durante un periodo de tiempo a lo largo del cual se requiere un suministro de lfquido calentado y el controlador electronico puede ser programado o de otro modo configurado para proporcionar una cantidad definida de calor durante el periodo de funcionamiento. Tfpicamente, el controlador electronico contendra medios para seleccionar una temperatura deseada (temperatura objetivo) para el lfquido durante el periodo de tiempo a lo largo del cual el aparato se hace funcionar.
Al final del periodo de funcionamiento, la mezcla de reaccion consumida es tipicamente expulsada del sistema y el bucle y opcionalmente otros componentes del sistema son enjuagados (por ejemplo con agua) para retirar cualquier traza residual de productos de reaccion.
Despues del enjuague, el aparato, o al menos el bucle, pueden ser drenados para dejarse listos para la siguiente sesion de calentamiento.
Por consiguiente, en un modo de realizacion, el dispositivo de control electronico esta programado para proporcionar una etapa de enjuague al final de un periodo predeterminado de calentamiento, sirviendo la etapa de enjuague para enjuagar el aparato de cualquier mezcla de reaccion residual. De forma preferible, el dispositivo de control electronico esta programado para proporcionar una etapa de drenaje siguiente a la etapa de enjuague.
Los reactivos qmmicos estan contenidos tfpicamente dentro de contenedores de almacenamiento que forman parte del aparato. De forma preferible, los reactivos qmmicos son introducidos en la camara de mezclado a traves de medios de dispensado en forma de soluciones, basandose en que es mas facil proporcionar una medida precisa de las cantidades de reactivos anadidos cuando estan en forma lfquida que cuando estan en forma solida.
Algunos reactivos qmmicos pueden ser almacenados en sus contenedores de almacenamiento en forma de solidos y despues disueltos para formar soluciones inmediatamente antes de pasar a traves de los medios de dispensado y siendo introducidos en la camara de mezclado. Esto es particularmente preferido donde la forma solida del reactivo es estable y tiene buenas caractensticas de manipulacion y donde la disolucion del reactivo en el solvente es un proceso exotermico. En dicho caso, el calor generado por la disolucion del reactivo puede hacer uso de, por ejemplo, el aumento de la temperatura del otro reactivo de manera que las temperaturas de los dos reactivos a medida que pasan a traves de los medios de dispensado es similar o sustancialmente identica. Para permitir la trasferencia de calor entre las dos soluciones de reactivo, se puede proporcionar un segundo intercambiador de calor aguas arriba de los medios de dispensado.
Por consiguiente, en un modo de realizacion preferido de la invencion, el aparato comprende un segundo intercambiador de calor, estando situado el segundo intercambiador de calor externamente al bucle y aguas arriba de los medios de dispensado, y teniendo una entrada y una salida para el primer reactivo qmmico y una entrada y una salida para el segundo reactivo qmmico, de manera que el calor puede intercambiarse entre el primer y segundo reactivos qmmicos sin mezclado de los reactivos.
Se puede proporcionar un mezclador aguas arriba del segundo intercambiador de calor, y medios de dosificacion proporcionados para introducir en el mezclador uno de, el primer y el segundo reactivos y un disolvente para los mismos.
Los medios de dispensado pueden comprender dispositivos de dispensado individuales para cada uno de los reactivos o un dispositivo de medida y dispensado unitario a traves del cual pasan ambos reactivos. El dispositivo de dispensado puede tambien tener una entrada para recibir mezcla de reaccion reciclada y una salida para dispensar mezcla de reaccion reciclada en la camara de mezclado, el dispositivo de dispensado puede formar parte del bucle.
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En un modo de realizacion, el primer y segundo reactivos qmmicos son un acido y una base.
De forma preferible, el acido es seleccionado de acidos minerales y acidos carbox^licos.
El acido puede ser seleccionado de acidos que tienen un valor de pka > 0, de forma mas tfpica >2 y preferiblemente >3, por ejemplo, un valor pka en el rango de 3 a 7.
El acido puede ser un acido poli basico, siendo un acido preferido el acido cftrico.
La base es de forma preferible seleccionada de hidroxidos de metales alcalinos, hidroxidos metalicos alcalinoterreos, carbonatos metalicos alcalinos, carbonatos metalicos alcalinoterreos, bicarbonatos metalicos alcalinos, bicarbonatos metalicos alcalinoterreos, y aminas y mezclas de los mismos.
Ejemplos de hidroxidos metalicos alcalinos son hidroxido de litio, hidroxido de sodio e hidroxido de potasio.
Ejemplos de carbonatos metalicos alcalinoterreos son hidroxido de magnesio e hidroxido de calcio.
Ejemplos de bicarbonatos metalicos alcalinos son bicarbonato de sodio y bicarbonato de potasio.
Bases particulares son aminas basicas y en particular mono, di, y trialquilaminas y derivados hidroxi de las mismas.
Un grupo de bases preferidas constan de mono, di, y trialquilaminas y derivados hidroxi de las mismas en los cuales cada grupo alquil contiene de 1 a 4 atomos de carbono, de forma mas preferible de 1 a 3 atomos de carbono y lo mas preferible de 1 a 2 atomos de carbono. Dichas bases incluyen metilamina, dimetilamina, trimetilamina, etilamina, dietilamina, trietilamina, monoetanolamina y dietanolamina.
En un modo de realizacion, la base es hidroxido de sodio.
En otro modo de realizacion, la base es una mezcla de sodio, hidroxido y monoetanolamina.
En otro modo de realizacion, el primer reactivo es aluminio y el segundo reactivo es hidroxido metalico, preferiblemente un hidroxido metalico alcalino (tal como hidroxido de sodio o hidroxido de potasio) y mas preferiblemente hidroxido de sodio.
De forma preferible el aluminio esta en forma de polvo.
En otro aspecto la invencion proporciona un aparato tal y como se ha definido anteriormente para calentar un lfquido, cuyo aparato comprende:
un primer contenedor de almacenamiento que contiene un primer reactivo qmmico que comprende aluminio en forma de polvo;
un segundo contenedor de almacenamiento que contiene un segundo reactivo qmmico que comprende un hidroxido metalico alcalino;
una camara de mezclado,
medios de dispensado para dispensar cantidades dosificadas del primer y segundo reactivos qmmicos del primer y segundo contenedor de almacenamiento en la camara de mezclado para formar una mezcla de reaccion de manera que experimentan una reaccion qmmica exotermica para generar calor y productos de reaccion, siendo uno de los productos de reaccion gas hidrogeno;
un dispositivo de control electronico conectado a los medios de dispensado para controlar el dispensado de las cantidades medidas de primer y segundo reactivos qmmicos;
una o mas bombas para mover los reactivos qmmicos y la mezcla de reaccion alrededor del aparato;
un intercambiador de calor que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reaccion y una entrada y una salida para dicho lfquido, de manera que cuando el dicho lfquido pasa a traves del intercambiador de calor es calentado mediante la trasferencia de calor desde la mezcla de reaccion;
una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion; estando dispuestas las estaciones de monitorizacion para comunicarse con el dispositivo de control electronico; y
una salida de residuos para retirar uno o mas productos de reaccion no gaseosos del aparato; una salida para retirar el gas hidrogeno del aparato;
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en donde la camara de mezclado, el intercambiador de calor y la una o mas estaciones de monitorizacion estan conectadas de manera que forman un bucle; y en donde el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces, y opcionalmente, para provocar que los medios de dispensado dispensen cantidades medidas adicionales del primer y/o segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado, y/o para provocar que una porcion de la mezcla de reaccion sea expulsada a traves de la salida de residuos, con el fin de controlar la temperatura de la mezcla de reaccion que pasa a traves del intercambiador de calor.
El aluminio es de forma preferible introducido en la camara de mezclado en forma de una suspension acuosa. De forma preferible, el polvo de aluminio es mezclado con el agua para formar una suspension inmediatamente antes de la entrada en la camara de mezclado
El hidroxido metalico alcalino es tipicamente hidroxido de sodio o hidroxido de potasio y preferiblemente es hidroxido de sodio.
La reaccion entre el aluminio y el hidroxido de sodio acuoso consume inicialmente hidroxido de sodio y produce aluminato de sodio que experimenta una reaccion de descomposicion cuando su concentracion excede el lfmite de saturacion. Se produce un precipitado cristalino de hidroxido de aluminio con la regeneracion del alcali. Sobretodo solo el aluminio y el agua son consumidos, de manera que el papel del alcali en este proceso puede verse como que es catalftico.
Una primera salida de residuos para retirar uno o mas productos de reaccion no gaseosos del aparato esta situada tfpicamente entre la camara de mezclado y el intercambiador de calor. El hidroxido de aluminio cristalino precipitado (u otro producto de reaccion precipitado) es retirado, de forma preferible, en dicha salida de residuos. Por consiguiente, la salida de residuos puede estar provista de un filtro para filtrar un producto de reaccion precipitado o una camara de configuracion en la cual el producto de reaccion precipitado pueda sedimentarse y ser retirado a traves de la salida de residuos.
Aunque el hidroxido de aluminio cristalino (u otro producto de reaccion precipitado) pueden retirarse en la salida de residuos, puede suceder una precipitacion adicional aguas abajo de la salida de residuos a medida que la mezcla de reaccion se enfna. Con el fin de prevenir la precipitacion, se puede introducir un tercer reactivo qrnmico en el aparato aguas abajo de la primera salida de residuos y aguas arriba del intercambiador de calor.
El tercer reactivo qrnmico puede ser un borohidruro metalico alcalino tal como borohidruro de sodio. El borohidruro de sodio reacciona con el hidroxido de aluminio para generar calor y producir hidrogeno adicional. El incremento de calentamiento proporcionado por la reaccion evita la precipitacion de los productos de reaccion que tiene lugar en el intercambiador de calor.
El hidrogeno producido por la reaccion puede ser o bien separado por medio de un separador lfquido-gas dispuesto aguas arriba del intercambiador de calor o puede ser retirado cuando la mezcla de reaccion es reciclada de vuelta a la camara de mezclado.
Los aparatos de la invencion son particularmente utiles para el calentamiento de agua.
Por consiguiente, el aparato puede formar parte de un sistema de calentamiento de agua domestico o de un sistema de calentamiento de agua industrial o comercial.
En un modo de realizacion, el aparato forma parte de un sistema de calentamiento de agua destinado a proporcionar agua para propositos de calentamiento central o de saneamiento.
En un modo de realizacion, el aparato forma parte de un sistema de calentamiento de agua de una piscina de natacion.
En otro aspecto, la invencion proporciona un metodo de calentamiento de un lfquido cuyo metodo comprende pasar el lfquido a traves del intercambiador de calor de un aparato como el definido en el presente documento.
Una ventaja sustancial del aparato de la invencion es que proporciona unos medios muy eficientes para calentar un lfquido tal como agua con lo que las perdidas de calentamiento al ambiente externo son minimizadas. Las perdidas de calor pueden minimizarse aun mas aislando los componentes del aparato de una manera convencional.
Una ventaja adicional del aparato de la invencion es que puede ser utilizado en ubicaciones donde suministros de red electrica y de red de gas no estan disponibles o son restringidos. Por tanto, aunque se requiere potencia electrica para hacer funcionar el aparato, la cantidad de potencia requerida es relativamente pequena y por lo tanto puede ser suministrada por fuentes renovables tal como una turbina eolica o una planta solar.
La invencion se describira ahora con mas detalle (pero no limitada) por referencia al modo de realizacion espedfico mostrado en los dibujos que acompanan.
Breve descripcion de los dibujos
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La figura 1 es una vista esquematica de un aparato de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion.
La figura 2 es una vista esquematica de un aparato de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la invencion. Descripcion detallada de la invencion
Tal y como se muestra en la figura 1, un aparato para producir calor de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion comprende contenedores 2 y 4 de almacenamiento, cada uno de los cuales contiene un componente de un sistema de reaccion qmmica exotermica. El contenedor 2 de almacenamiento esta conectado a traves de tubenas 3a 3b a un intercambiador 6 de calor, un mezclador 6 en lmea estatico opcional, que esta situado entre el contenedor 2 y el intercambiador 6 de calor.
El contenedor 4 esta conectado mediante una tubena 10 a una primera estacion 12 de dosificacion/medida. La estacion 12 de dosificacion/medida tiene una entrada 14 para recibir agua de un suministro de agua (representado esquematicamente por el numero 16) y un par de salidas que estan conectadas a traves de tubenas 18 y 20 a un mezclador 22 en lmea estatico y por lo tanto a traves de una tubena 24 al intercambiador 6 de calor (que constituye el segundo intercambiador de calor tal y como se ha definido en el presente documento anteriormente).
El intercambiador 6 de calor tiene dos salidas, una para cada uno de los componentes del sistema de reaccion exotermica (no se mezclan en el intercambiador de calor), las dos salidas que conducen a traves de tubenas 26 y 28 a la estacion 30 de dosificacion/medida principal (que constituye los medios de dispensado tal y como se han definido en el presente documento anteriormente). El dispositivo 30 de dosificacion/medida tiene un par de salidas (una para cada componente del sistema de reaccion exotermico) que conducen, a traves de tubenas 32 y 34, a un mezclador 36 estatico de tubena transparente (el cual constituye la camara de mezclado tal y como se ha definido el presente documento anteriormente).
El mezclador 36 estatico es conectado a traves de una salida unica a traves de la tubena 38 a una primera estacion 40 de monitorizacion la cual a su vez esta conectada, mediante tubenas 42a y 42b y el mezclador 44 en lmea estatico, al intercambiador 46 de calor principal. La primera estacion 40 de monitorizacion del producto esta conectada de forma electronica mediante el cable 41 a la estacion 30 de dosificacion/medida principal. Como una alternativa a estar conectado por el cable, podna estar prevista en su lugar una conexion inalambrica a la estacion 30 de dosificacion/medida.
El intercambiador 46 de calor tiene una entrada 48 y una salida 50 para el agua y una salida para los productos de la reaccion qmmica exotermica. La salida 52 conduce, a traves de una tubena 54, el mezclador en lmea estatico y la tubena 58, a una segunda estacion 60 de monitorizacion de producto. La segunda estacion 60 de monitorizacion de producto tiene una salida que conduce de vuelta, a traves de tubenas 62 y 64 y del mezclador 66 en lmea estatico, a la estacion 30 de dosificacion/medida principal. La segunda estacion 60 de monitorizacion de producto tambien tiene una salida 68 de residuos para la retirada de reactivos consumidos. La segunda estacion 60 de monitorizacion de producto esta tambien conectada electronicamente mediante un cable 61 (o de forma inalambrica) al dispositivo 30 de dosificacion/medida principal.
Cada una de las partes componentes del sistema mostrado en la figura 1, esta aislada termicamente para reducir o evitar las perdidas de calor, con la excepcion en ciertos casos de los elementos del sistema que preceden al primer intercambiador 6 de calor. Por tanto, por ejemplo, en los casos en los que la primera etapa en el proceso implica disolver uno de los reactivos qmmicos en un disolvente tal como agua, y el proceso de disolucion es endodermico, el contenedor para el reactivo qmmico y el conjunto de tubenas asociado que conduce hasta el primer intercambiador 6 de calor puede dejarse sin aislar para permitir que la solucion de reactante disuelto tome calor de los alrededores y se acerque a la temperatura ambiente.
El sistema ilustrado en la figura 1 es particularmente adecuado para su uso en la generacion y utilizacion de calor de la reaccion exotermica entre un acido y una base, aunque puede ser utilizado y/o adaptado para el uso con otras combinaciones de reactivos qmmicos.
Por tanto, con referencia al ejemplo particular de la reaccion de acido cttrico con hidroxido de sodio o una mezcla de hidroxido de sodio y monoetanolamina, el sistema que genera calor de la invencion funciona de la siguiente manera.
Los granulos de hidroxido de sodio desde el contenedor 4 son transportados por una bomba de husillo excentrico (no mostrada) a lo largo de la tubena 10 hasta la primera estacion 12 de dosificacion/medida donde una cantidad medida de los granulos se mueve mediante una bomba de cavidad progresiva (no mostrada) a lo largo de la tubena 18 de salida del mezclador 22 en lmea estatico. Al mismo tiempo, una carga de monoetanolamina (por ejemplo en una cantidad correspondiente a aproximadamente un 1% a un 15% en peso con respecto al hidroxido de sodio) es transportada desde un deposito (no mostrado) a traves de la primera estacion 12 de dosificacion/medida y a lo largo de la tubena 18 hasta el mezclador en lmea. El agua de la fuente 16 entra en la estacion 12 de dosificacion/medida a traves de la entrada 14 y una cantidad medida es entonces dirigida a lo largo de la tubena 20 de salida hasta el mezclador 22 en lmea estatico donde es mezclada con el hidroxido de sodio y la etanolamina.
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La reaccion entre el hidroxido de sodio y el agua es exotermica y representa el primera fase de generacion de calor del proceso. La solucion acuosa tibia resultante de hidroxido de sodio y de etanolamina es entonces dirigida a lo largo de la tubena 24 hasta el intercambiador 6 de calor.
Una solucion acuosa de acido cftrico desde el contenedor 2 es dirigida a lo largo de tubenas 3a y 3b, a traves del mezclador 8 en lmea estatico hasta el primer intercambiador donde intercambia calor con (pero no se mezcla con) el flujo de la solucion de hidroxido de sodio y de etanolamina. La trasferencia de calor entre las dos corrientes de reactivo resulta en que las temperatures de las dos corrientes se mueven hacia la paridad.
Despues de salir del primer intercambiador 6 de calor y moverse a lo largo de las tubenas 26 y 28 respectivamente, las corrientes de solucion de acido cftrico y de solucion de hidroxido de sodio/etanolamina entran en la estacion 30 de dosificacion/medida principal.
En el comienzo del proceso de generacion de calor, la estacion 30 de dosificacion/medida dispensa cargas de solucion de acido cftrico y de solucion de hidroxido de sodio/monoetanolamina en una relacion molar de 1:3 de acido: base a lo largo de las tubenas 32 y 34 en el mezclador 36 estatico de tubena transparente. Tiene lugar una reaccion exotermica entre el acido cftrico y el hidroxido de sodio en el mezclador 36 para formar sales de citrato y generar calor. La mezcla de reaccion tibia es entonces pasada a lo largo de la tubena 38 y dentro de la primera estacion 40 de monitorizacion de producto donde se mide el pH y la temperatura de la mezcla y las medidas son enviadas de vuelta por el cable 41 a un controlador computerizado electronico que forma parte de la estacion 30 de dosificacion/medida. La estacion 40 de monitorizacion de producto tambien puede incluir un medidor de flujo para medir el caudal de la mezcla de reaccion.
Despues de la estacion 40 de monitorizacion de producto, la mezcla de reaccion es dirigida a traves de las tubenas 42a y 42b y del mezclador 44 en lmea estatico al intercambiador 46 de calor principal. En el intercambiador 46, el calor es transferido desde la mezcla de reaccion tibia a una corriente de agua para un suministro de agua tibia/caliente (por ejemplo agua para un suministro de agua caliente domestico o para una piscina de natacion calentada).
Habiendo dado todo o algo de su calor, la mezcla de reaccion abandona el intercambiador 46 de calor y viaja a traves de la tubena 54, el mezclador en lmea estatico y la tubena 58 hasta la segunda estacion 60 de monitorizacion de producto. En la estacion 60 de monitorizacion, se mide de nuevo el pH y la temperatura y las medidas son enviadas a lo largo del cable 61 hasta el controlador en la estacion 30 de dosificacion/medida.
Despues de abandonar la segunda estacion 60 de monitorizacion del producto, la mezcla de reaccion es dirigida a traves de la tubena 62, el mezclador en lmea estatico y la tubena 64 de vuelta a la primera estacion 30 de dosificacion/medida principal para completar un primer ciclo.
Durante su progreso alrededor del primer ciclo, el hidroxido de sodio y la monoetanolamina pueden haber experimentado una relacion completa con el acido cftrico o solo una reaccion parcial. La mezcla de reaccion puede por lo tanto contener acido o base sin reaccionar asf como sal de citrato disuelta. Adicionalmente, la temperatura de la mezcla de reaccion puede ser aun mas alta que la temperatura objetivo del agua que pasa a traves del intercambiador de calor.
Al final del primer ciclo por lo tanto, dependiendo del exceso de temperatura (con respecto a la temperatura objetivo del agua), y el pH de la mezcla de reaccion, se pueden dispensar cargas adicionales de solucion de acido cftrico y/o de hidroxido de sodio/monoetanolamina desde la estacion 30 de dosificacion/medida principal en las tubenas 32 y 34 que conducen al mezclador 36. De forma alternativa, el controlador puede estar programado de tal manera que si el diferencial de temperatura entre la mezcla de reaccion y la temperatura objetivo para el agua que pasa a traves del intercambiador 46 de valor principal excede un valor predeterminado, no se dispensa acido o base adicionales al mezclador 36.
Por consiguiente, si las estaciones 40 y 60 de monitorizacion de producto detectan que la temperatura de la mezcla de reaccion ha cafdo por debajo de un valor predeterminado necesario para calentar el agua que entra en el intercambiador 46 de calor principal hasta la temperatura objetivo, se pueden dispensar cargas adicionales de acido y de base en el mezclador 36.
La recarga de adiciones de acido y base puede realizarse como y cuando sea necesario con el fin de mantener la mezcla de reaccion a la temperatura deseada.
Reciclando la mezcla de reaccion y monitorizando de forma cuidadosa el pH y la temperatura de la mezcla y anadiendo cargas adicionales de acido y de base segun se necesite, la mayor parte del calor generado de la reaccion exotermica y del acido cftrico y del hidroxido de sodio/ etanolamina puede extraerse y transferirse al agua que pasa a traves del intercambiador de calor principal. Debido a que el sistema esta bien aislado, muy poco calor es perdido en las inmediaciones.
El sistema ilustrado en la figura 1 esta provisto de uno o mas medidores de flujo (no mostrados) que pueden formar parte de las estaciones 40 y 60 de monitorizacion de producto o pueden estar situados en otros puntos en el circuito.
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Durante cada sesion de generacion de calor, la mezcla de reaccion puede ser circulada de forma repetida alrededor del sistema, por ejemplo al menos cinco veces y de forma mas usual por encima de aproximadamente diez veces o mas. En intervalos, la mezcla de reaccion consumida puede ser descargada a traves de la salida 68 de residuos donde puede ser recolectada para el reciclado y reprocesamiento. La mezcla puede ser descargada y cuando sea necesario crear un espacio para que se introduzca mas acido o base en el sistema.
Despues de varios ciclos, la mezcla de reaccion puede alcanzar el estado de una solucion saturada y las sales de citrato pueden comenzar a precipitar o cristalizar fuera de la solucion. Este proceso se puede acelerar a medida que el calor es retirado de la mezcla de reaccion por el intercambiador 46 de calor principal. La segunda estacion de monitorizacion de producto puede por lo tanto incorporarse o ser conectada a un tanque o camara de sedimentacion (no mostrada) en la cual se pueden sedimentar sales precipitadas o cristalizadas por lo tanto permitiendo retirarlas mas facilmente. Con el fin de minimizar la perdida de calor del sistema, la mezcla de reaccion consumida y las sales precipitadas o cristalizadas son retiradas de forma preferible en un punto del tiempo en el que la temperatura de la mezcla de reaccion esta en o cerca de su valor mas fno.
El proceso de calentamiento es continuado tal y como se describio anteriormente durante un periodo de tiempo requerido (por ejemplo, el tiempo necesario para calentar un volumen deseado de agua a una temperatura objetivo dada), y el sistema es entonces enjuagado con agua limpia para retirar sales y cualquier acido y base residuales. Despues del enjuague, el sistema es drenado automaticamente (a traves de la salida 68 de residuos) para dejar el sistema listo para la siguiente sesion de calentamiento.
El sistema de calentamiento de la invencion funciona como un sistema parcialmente cerrado. Cuando se pone en marcha el proceso, el aire es conducido fuera del sistema traves de valvulas o ventilaciones de aire (no mostradas) que son despues cerradas para evitar perdidas de la mezcla de reaccion. La mezcla de reaccion es entonces reciclada de forma continua alrededor del sistema, siendo el sistema abierto a intervalos para permitir la adicion de cargas adicionales de acido y de base y para permitir que la mezcla de reaccion consumida sea descargada a los residuos. Manteniendo el sistema cerrado entre las adiciones de reactivos y la descarga de la mezcla de reaccion consumida, se puede extraer sustancialmente todo el calor disponible del sistema. Esto representa una ventaja sustancial del metodo y aparato de la invencion y proporciona un contraste con los sistemas de calentamiento tal como los sistemas de combustion de petroleo o de gas donde la mayona del calor producido es perdido con los gases de combustion.
Un aparato de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la invencion es ilustrado en la figura 2.
Tal y como se muestra en la figura 2, el aparato comprende un primer contenedor 102 de almacenamiento que contiene polvo de aluminio conectado a traves de una tubena 104 a un tanque 106 de mezclado preliminar montado con un agitador 108. El tanque de mezclado preliminar esta conectado a traves de una tubena llo y de una bomba 112 a la camara 114 de mezclado.
Un segundo contenedor 116 de almacenamiento que contiene hidroxido de sodio acuoso concentrado es conectado a traves de una tubena 118 y una bomba 120 a la camara 114 de mezclado.
La camara 114 de mezclado tiene una salida en su extremo inferior que se conecta, a traves de una tubena 122, a una primera camara 124 de salida de residuos que tiene una salida 126 de residuos que conduce, a traves de una tubena 128, a un tanque 130 de residuos. La camara 124 de salida de residuos esta provista de un dispositivo raspador que comprende una pluralidad de cuchillas 132 montadas en un husillo giratorio accionado por un motor 134.
La camara 124 de salida de residuos tiene una salida 136 adicional conectada a una tubena 138 que conduce, a traves de una bomba140 y una tercera estacion 142 de dosificacion de reactivo, hasta el intercambiador 144 de calor. El intercambiador de calor esta conectado, a traves de una tubena 146, a la entrada 148 de reciclado de la camara 114 de mezclado.
En el extremo superior de la camara 114 de mezclado ah una ventilacion de gas hidrogeno que esta conectada, a traves de una tubena 150, a un quemador 152.
En uso, una cantidad medida de polvo de aluminio desde el primer contenedor 102 de almacenamiento es cargada en el tanque 106 de mezclado preliminar y se anade agua (entrada de agua no mostrada). La mezcla es agitada de forma vigorosa para formar una suspension y bombeada rapidamente a lo largo de la tubena 106 hasta la camara 114 de mezclado. Al anadir el agua al aluminio para formar la suspension acuosa inmediatamente antes de cargarla en la camara de mezclado, la perdida de calor debida a cualquier reaccion inicial entre el aluminio y el agua es minimizada.
Una cantidad medida de solucion de hidroxido de sodio concentrado desde el segundo contenedor 116 de almacenamiento es bombeada, a traves de una tubena 118 y una bomba 120, a la camara de mezclado donde reacciona con el aluminio.
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El gas hidrogeno producido por la reaccion del aluminio y del hidroxido de sodio es expulsado a traves de la salida del extremo superior de la camara 114 de mezclado y es transportado a traves de una tubena 150 al quemador 152 donde se hace que combustione para proporcionar una fuente adicional de calor para la camara de mezclado.
Despues de permitir que tenga lugar la reaccion entre el hidroxido de sodio y el aluminio en la camara 114 de mezclado, se permite pasar a la mezcla de reaccion fuera de la salida en el extremo inferior de la camara de mezclado a lo largo de una tubena 122 hasta la camara 124 de salida de residuos. En la camara de salida de residuos, el hidroxido de aluminio precipitado se sedimenta en el fondo de la camara y es drenado a traves de la salida 126 de residuos y de la tubena 128 hasta el tanque 130 de residuos. Cualquier hidroxido de aluminio que cristaliza en las paredes de la camara 124 es raspado mediante el dispositivo 132, 134 raspador giratorio motorizado y se permite que caiga al fondo de la camara.
La mezcla de reaccion sale de la camara de salida de residuos a traves de la salida 136 y es bombeada por la bomba 140 a lo largo de la tubena 138 hasta el intercambiador 144 de calor donde el calor es utilizado para calentar agua que fluye a traves del intercambiador de calor.
Aunque el conjunto de tubenas esta totalmente aislado, hay posiblemente alguna perdida de calor entre la camara de salida de residuos y el intercambiador de calor y esto puede llevar a que hidroxido de aluminio adicional precipite en las tubenas y que el intercambiador de calor por lo tanto llegue a bloquearse. Con el fin de evitar que esto ocurra, se introduce un 3er reactivo en la estacion 142. El 3er reactivo en este caso es borohidruro de sodio que reacciona con el hidroxido de aluminio.
El calor generado por la reaccion es suficiente para mantener la temperatura a un nivel en el que no sucede la sobresaturacion y la precipitacion. Adicionalmente, se genera hidrogeno adicional que puede ser o bien extrafdo en un separador de gas-lfquido (no mostrado) o retirado de la mezcla una vez que la mezcla de reaccion vuelve a entrar a la camara 114 de mezcla a traves de la entrada 148 de reciclado.
Una vez que la mezcla de reaccion ha vuelto a entrar a la camara de mezclado, se introduce una carga adicional de aluminio en la camara para continuar el ciclo. Aunque el hidroxido de sodio funciona a modo de catalizador, algo del hidroxido de sodio sera normalmente perdido en los residuos en la primera camara 124 de salida de residuos. Por lo tanto puede ser anadida una carga adicional de hidroxido de sodio desde el contenedor 116 de almacenamiento.
Como con el modo de realizacion de la figura 1, el aparato de la figura 2 esta tfpicamente provisto de una o mas estaciones de monitorizacion del producto para monitorizar una o mas propiedades fisicoqmmicas de la mezcla de reaccion (por ejemplo el pH o la temperatura) para determinar cuando se necesita anadir reactivos adicionales. El aparato puede configurarse para dispensar cargas adicionales de reactivos de forma automatica o puede proporcionar una indicacion al usuario para realizar los ajustes necesarios de forma manual.
Como con el aparato de la figura 1, la mezcla de reaccion es bombeada alrededor de un bucle parcialmente cerrado y es reciclada un numero de veces con el fin de permitir la extraccion optima del calor antes de la descarga a los residuos.
Los modos de realizacion descritos anteriormente e ilustrados en las figuras que acompanan son meramente ilustrativos de la invencion y no pretenden tener ningun efecto limitativo. Sera facilmente evidente que se pueden realizar numerosas modificaciones y alteraciones a los modos de realizacion espedficos mostrados sin alejarse de los principios subyacentes de la invencion. Todas tales modificaciones y alteraciones estan destinadas a ser englobadas por esta solicitud.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato para calentar un Ifquido, cuyo aparato comprende: una camara de mezclado;
    medios de dispensado para dispensar cantidades medidas de un primer y un segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado para formar una mezcla de reaccion de manera que los reactivos qmmicos experimentan una reaccion qmmica exotermica para generar calor y uno o mas productos de reaccion;
    un dispositivo de control electronico conectado a los medios de dispensado para controlar el dispensado de cantidades medidas del primer y segundo reactivos qmmicos;
    una o mas bombas para mover los reactivos qmmicos y la mezcla de reaccion alrededor del aparato;
    un intercambiador de calor que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reaccion y una entrada y una salida para dicho lfquido, de manera que cuando dicho lfquido pasa a traves del intercambiador de calor es calentado por la trasferencia de calor desde la mezcla de reaccion;
    una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion; estando dispuestas las estaciones de monitorizacion para comunicarse con el dispositivo de control electronico; y
    una salida de residuos para retirar mezcla de reaccion consumida del aparato;
    en donde la camara de mezclado, el intercambiador de calor y la una o mas estaciones de monitorizacion estan conectadas de manera que forman un bucle; y caracterizado porque el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces, y de forma opcional para provocar que los medios de dispensado dispensen cantidades medidas adicionales del primer y/o segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado; y/o para provocar que una porcion de la mezcla de reaccion sea expulsada a traves de la salida de residuos, con el fin de controlar la temperatura de la mezcla de reaccion que pasa a traves del intercambiador de calor.
  2. 2. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde una de dicha una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno de los parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion esta situada aguas abajo de la camara de mezclado y aguas arriba del intercambiador de calor.
  3. 3. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en donde un mezclador en lmea se interpone entre la estacion de monitorizacion y el intercambiador de calor.
  4. 4. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en donde una de dicha una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion esta situada aguas abajo del intercambiador de calor y aguas arriba de la camara de mezclado.
  5. 5. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 4, en donde un mezclador en lmea esta situado en el bucle aguas abajo de la estacion de monitorizacion y aguas arriba de la camara de mezclado.
  6. 6. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o mas parametros ffsicos o qmmicos monitorizados por dicha una o mas estaciones de monitorizacion son seleccionados de, el pH, la temperatura, el caudal y la viscosidad de la mezcla de reaccion.
  7. 7. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un segundo intercambiador de calor, estando situado el segundo intercambiador de calor externamente al bucle y aguas arriba de los medios de dispensado, y teniendo una entrada y una salida para el primer reactivo qmmico y una entrada y una salida para el segundo reactivo qmmico de manera que el calor puede ser intercambiado entre el primer y segundo reactivos qmmicos sin mezclarse los reactivos.
  8. 8. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 7 en donde un mezclador esta previsto aguas arriba del segundo intercambiador de calor, y medios de dosificacion estan previstos para introducir en el mezclador uno de, el primer y segundo reactivos y un disolvente para los mismos.
  9. 9. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle entre dos y diez veces.
  10. 10. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que los medios de dispensado dispensen una o mas dosis adicionales
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    del primer y/o segundo reactivos si la temperatura de la mezcla de reaccion cae por debajo de un valor predeterminado.
  11. 11. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer reactivo qmmico es un acido y el segundo reactivo qmmico es una base y el dispositivo de control electronico esta programado (i) para provocar que los medios de dispensado dispensen una o mas dosis adicionales del acido si el pH de la mezcla de reaccion excede un valor predeterminado; o (ii) para provocar que los medios de dispensado dispensen una o mas dosis adicionales de la base si el pH de la mezcla de reaccion cae por debajo de un valor predeterminado.
  12. 12. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el primer reactivo es aluminio y el segundo reactivo es un hidroxido metalico alcalino.
  13. 13. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el lfquido que se va a calentar es agua.
  14. 14. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que forma parte de un sistema de calentamiento de agua domestico o un sistema de calentamiento de agua industrial o comercial.
  15. 15. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 1 para calentar un lfquido, cuyo aparato comprende:
    un primer contenedor de almacenamiento que contiene un primer reactivo qmmico que comprende aluminio en forma de polvo;
    un segundo contenedor de almacenamiento que contiene un segundo reactivo qmmico que comprende un hidroxido metalico alcalino;
    una camara de mezclado;
    medios de dispensado para dispensar cantidades medidas del primer y segundo reactivos qmmicos desde el primer y segundo contenedores de almacenamiento en la camara de mezclado para formar una mezcla de reaccion de manera que los reactivos experimentan una reaccion qmmica exotermica para generar calor y productos de reaccion, siendo uno de los productos de reaccion gas hidrogeno;
    un dispositivo de control electronico conectado a los medios de dispensado para controlar el dispensado de las cantidades medidas del primer y segundo reactivos qmmicos;
    una o mas bombas para mover los reactivos qmmicos y la mezcla de reaccion alrededor del aparato;
    un intercambiador de calor que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reaccion y una entrada y una salida para dicho lfquido, de manera que cuando dicho lfquido pasa a traves del intercambiador de calor es calentado por la transferencia de calor desde la mezcla de reaccion;
    una o mas estaciones de monitorizacion para monitorizar uno o mas parametros ffsicos o qmmicos de la mezcla de reaccion; estando dispuestas las estaciones de monitorizacion para comunicarse con el dispositivo de control electronico; y una salida de residuos para retirar uno o mas productos de reaccion no gaseosos del aparato;
    una salida para retirar gas hidrogeno del aparato;
    en donde la camara de mezclado, el intercambiador de calor y la una o mas estaciones de monitorizacion estan conectadas de manera que forman un bucle; y en donde el dispositivo de control electronico esta programado para provocar que la mezcla de reaccion sea circulada alrededor del bucle al menos dos veces y opcionalmente para provocar que los medios de dispensado dispensen cantidades medidas adicionales del primer y/o segundo reactivos qmmicos en la camara de mezclado; y/o para provocar que una porcion de la mezcla de reaccion sea expulsada a traves de la salida de residuos, con el fin de controlar la temperatura de la mezcla de reaccion que pasa a traves del intercambiador de calor.
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