ES2849475B2 - Sistema de depuracion fotocatalitica - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA DE DEPURACIÓN FOTOCATALÍTICA

Campo de la técnica

La presente invención se dirige a un sistema de depuración fotocatalítica. Un sistema de depuración fotocatalítica es un sistema destinado a producir una depuración, en este caso de un fluido, preferentemente un gas tal como aire ambiente, a través de un proceso fotocatalítico.

Un proceso fotocatalítico es una foto-reacción química entre un material fotocatalítico y una luz incidente que produce una actividad fotocatalítica. Cuando dicho material fotocatalítico entra en contacto con el fluido a ser depurado y recibe simultáneamente luz incidente, la actividad fotocatalítica generada modifica la composición química de dicho fluido, reduciendo o eliminando compuestos químicos indeseados de dicho fluido, produciendo su depuración.

Estado de la técnica

El documento EP0993859A1 describe un sistema de depuración fotocatalítica que comprende un conducto con una pared transparente que determina un área interior iluminada, una entrada de fluido y una salida de fluido, y una pluralidad de lamas porosas contenidas dentro de dicho conducto bloqueando el canal de flujo de fluido definido entre la entrada de fluido y la salida de fluido, instando al flujo del fluido a pasar a través de las lamas porosas. Dichas lamas porosas están hechas de un material fotocatalítico y reciben luz incidente desde una fuente de luz externa hacia las paredes transparentes del conducto, produciendo una actividad fotocatalítica que depura el fluido.

Pero en este documento, las lamas porosas no implementan ninguna mejora para aumentar la superficie del material fotocatalítico que recibe luz incidente o para aumentar la superficie de contacto entre dicho material fotocatalítico que recibe luz incidente y el fluido a depurar.

El documento JP2000303756A describe un conducto comprendido entre dos ventanas paralelas donde se contiene un obturador, incluyendo dicho obturador numerosas lamas noporosas recubiertas con un material fotocatalítico. Un impulsor de fluido mueve aire ambiente a través del conducto, rodeando las lamas no-porosas. Según esta solución, el flujo de aire pasa a través de las lamas y las ventanas, y solo ocasionalmente entra en contacto con el recubrimiento de material fotocatalítico de las lamas, por la turbulencia generada en el flujo produciendo el aire a ser introducido en los espacios intermedios entre las lamas paralelas, llevando a una eficiencia de depuración muy pobre.

Estos y otros problemas se abordan mediante la invención propuesta descrita a continuación.

Breve descripción de la invención

La presente invención se dirige, según un primer aspecto, a un sistema de depuración fotocatalítico para la depuración de un fluido, preferentemente un gas tal como aire ambiente.

El Sistema de depuración fotocatalítico propuesto comprende, de una manera ya conocida en el estado de la técnica, los siguientes componentes:

• a un conducto que comprende una pared perimetral que incluye al menos una parte transparente o translúcida, que es transparente o translúcida a una luz incidente y que determina un área interior iluminada del conducto, una entrada de fluido y una salida de fluido separadas entre sí determinando un canal de flujo de fluido entre las mismas;

• una pluralidad de lamas porosas separadas hechas de, o recubiertas con, un material fotocatalítico contenido en dicha área interior iluminada del conducto, siendo cada lama porosa transversal al canal de flujo de fluido que cubre una sección transversal completa del conducto de manera que un flujo del fluido que circula a través del canal de flujo de fluido se ve obligado a pasar a través de dichas lamas porosas, en donde cada lama porosa tiene un primer lado que incluye unas primeras aberturas, que tienen una primera área de sección transversal, directamente expuesta a la luz incidente del área interior iluminada y un segundo lado, incluyendo las segundas aberturas, opuestas al primer lado que define un lado sombreado, teniendo cada segunda abertura una segunda área de sección transversal.

De acuerdo con eso, el canal de flujo de fluido se define dentro del conducto, entre una entrada de fluido y una salida de fluido definida en dicho conducto, típicamente en extremos opuestos del mismo. Se entenderá que el canal de flujo de fluido es el camino seguido por el fluido que pasa a través del conducto.

La pared perimetral del conducto, que rodea dicho canal de flujo de fluido, incluye al menos una parte transparente o translúcida para que una luz incidente en dicha pared perimetral desde el exterior del conducto pase a través de dichas partes transparentes o translúcidas de la pared que entran en el conducto y las áreas iluminantes del interior del conducto, determinando un área interior iluminada, que es el área del interior del conducto alcanzado por la luz incidente que pasa a través de dicha parte transparente o translúcida de la pared. Típicamente, dicha área iluminada interior está comprendida al menos en una porción del conducto cuya pared comprende dicha parte transparente o translúcida.

Una pluralidad de lamas porosas separadas están contenidas dentro de dicha área interior iluminada, dentro del conducto, de manera que cada lama porosa tiene un primer lado expuesto a la luz incidente del área interior iluminada y un segundo lado opuesto al primer lado y por lo tanto un lado sombreado que no recibe luz cuando la luz incidente entra desde una única fuente de luz, como la luz solar.

Las lamas porosas son porosas al fluido que circula dentro del canal de flujo de fluido, y cada lama porosa cubre toda la sección transversal del conducto, bloqueando el canal de flujo de fluido y forzando a que el fluido pase a través de los poros de las lamas porosas. Preferiblemente, cada lama porosa está en contacto con la pared perimetral a través de una tira elástica selladora comprendida entre las lamas porosas y la pared perimetral.

La presente invención propone, además, de manera no conocida en el estado de la técnica, que:

• la segunda área de sección transversal sea más pequeña que la primera área de sección transversal; y que

• las primeras aberturas se comuniquen con las segundas aberturas a través de canales de paso ramificados de sección decreciente, determinando una penetración profunda de luz incidente en la lama porosa desde el primer lado hasta el segundo lado.

De acuerdo con esto, las primeras aberturas, situadas en el primer lado de las lamas porosas expuestas a la luz incidente, son más grandes que las segundas aberturas, porque su área de sección transversal es mayor que el área de sección transversal de las segundas aberturas.

Se entenderá que el área de sección transversal es el área hueca de la abertura medida en un plano transversal a la abertura en una región coincidente, o adyacente, a la primera o segunda cara de la lama porosa donde se define dicha abertura, teniendo dicho plano una inclinación seleccionada para definir el área de sección transversal más pequeña de la abertura en ese punto.

Los canales de paso ramificados de sección decreciente son canales que conectan las primeras aberturas con las segundas aberturas. El canal conectado a cada primera abertura se ramifica en varios canales, cada uno conectado a una segunda abertura diferente, de modo que múltiples segundas aberturas están conectadas a cada primera abertura. Dichos canales no solo se ramifican, sino que también se estrechan desde las primeras aberturas hasta las segundas aberturas, produciendo canales cónicos cuya área de sección transversal se reduce gradualmente.

La depuración realizada en el fluido por el material fotocatalítico depende de la superficie de contacto entre el fluido y el material fotocatalítico y de la cantidad de luz incidente en dicho material fotocatalítico. Una mayor superficie de contacto y una mayor cantidad de luz incidente llevan a una mejor depuración.

Para depurar un flujo o fluido dado, si dicho flujo o fluido está dividido y conducido a través de múltiples aberturas y canales, cuanto más pequeñas sean las aberturas y los canales mayor será la superficie de contacto. Pero las superficies interiores de dichos canales solo generan actividad fotocatalítica y depuración del fluido si están expuestas a una luz incidente, y los canales estrechos evitan que la luz penetre en los mismos.

La solución propuesta proporciona una lama porosa que ofrece simultáneamente superficies máximas de contacto iluminadas entre el fluido y el material fotocatalítico. La solución consiste en unas segundas aberturas de un tamaño optimizado para maximizar la superficie de contacto del fluido con la lama porosa. Dichas segundas aberturas están conectadas con canales de paso ramificados de sección decreciente cuyas superficies interiores están iluminadas y, por lo tanto, producen actividad fotocatalítica. Dichos canales de paso ramificados de sección decreciente están iluminados por la luz incidente que penetra desde las primeras aberturas cuyo tamaño se optimiza para maximizar la penetración de la luz en dichos canales de paso ramificados de sección decreciente. Debido a que los canales de paso ramificados de sección decreciente se van estrechando, la luz incidente que ha penetrado en ellos a través de las primeras aberturas puede penetrar más profundamente en comparación con una solución alternativa donde los canales de paso ramificados de sección decreciente tienen un área de sección constante o no decreciente, produciendo una mejor iluminación de las superficies internas de dichos canales de paso estrechos ramificados y una mejor depuración.

Como resultado, el fluido se depura no solo cuando está en contacto con las superficies externas de las lamas porosas, sinó también cuando dicho fluido pasa a través de los canales de paso ramificados de sección decreciente de la lama porosa, que recibe luz incidente gracias a la solución propuesta, incrementando enormemente la superficie de la lama porosa que produce actividad fotocatalítica.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, cada lama porosa tiene menor densidad en el primer lado que en el segundo lado. Tener una densidad más baja en el primer lado significa que la superficie hueca acumulada en el primer lado, resultante de la suma de las primeras áreas de sección transversal de todas las primeras aberturas, es mayor que la superficie hueca acumulada en el segundo lado, como resultado de la suma del área de sección transversal de toda la segunda abertura y, por lo tanto, conduce a una mejor penetración de la luz incidente desde el primer lado hasta el segundo lado.

Preferiblemente, la primera área de sección transversal es al menos veinte veces más grande que la segunda área de sección transversal. Se considera que con esta relación dimensional la penetración de la luz es suficiente.

En una realización preferida, la segunda área de sección transversal es igual o menor que 1mm2. Este tamaño produce una gran superficie de contacto entre el fluido y los canales de paso ramificados de sección decreciente conectados a la segunda abertura que tiene dicha segunda área de sección transversal.

Adicionalmente, o alternativamente, la primera área de sección transversal es igual o mayor que 20mm2, permitiendo una profunda penetración de la luz incidente.

El grosor de la lama porosa puede ser limitado a un tamaño igual o menor que 50mm. Una lama porosa que tiene un grosor dentro de este rango tendrá una penetración de la luz óptima dentro de los canales de paso ramificados de sección decreciente, especialmente cuando las primeras aberturas sean iguales o mayores que 20mm2.

Los canales de paso ramificados de sección decreciente pueden comprender adicionalmente cavidades de ramificación sin salida. Estas cavidades sin salida pueden acumular agua, por ejemplo, agua de condensación o agua añadida. La evaporación de esta agua puede producir un efecto de enfriamiento del fluido que pasa a través de la lama porosa.

Cada lama porosa puede ser una malla tridimensional calada con canales de paso interconectados o, preferiblemente, cada lama porosa está constituida por múltiples capas superpuestas de mallas caladas, cada capa incluye aberturas que coinciden al menos parcialmente con aberturas de capas adyacentes que definen dichos canales de paso ramificados de sección decreciente. El área de sección transversal de las aberturas de las capas superpuestas sucesivas aumenta gradualmente desde la segunda área de sección transversal hasta la primera área de sección transversal.

Preferiblemente las lamas porosas están hechas de un material cerámico hecho de pasta endurecida o polvo, que se puede obtener mediante un proceso de impresión 3D, por ejemplo, imprimiendo capas superpuestas con geometría diferente.

La superficie interna de los canales de paso ramificados de sección decreciente tiene un valor de rugosidad superficial igual a mayor que el valor de rugosidad superficial de una superficie impresa tridimensional que ha sido impresa con una resolución igual o mayor a 0,3mm. Dicha resolución de la superficie impresa tridimensional es el espesor mínimo de cada capa superpuesta de material depositado durante el proceso de impresión, que genera una rugosidad superficial en la superficie del objeto impreso en 3D, típicamente pequeñas ranuras paralelas con una separación igual a la resolución de la impresora 3D.

La rugosidad superficial de la superficie interna de los canales de paso ramificados de sección decreciente aumenta la superficie de contacto entre el fluido a depurar y el material fotocatalítico, y también genera grietas donde las partículas suspendidas en el fluido a depurar tienden a depositarse y acumularse, produciendo no solo una depuración química del fluido por la actividad fotocatalítica, sino también una depuración mecánica producida por dicha deposición de las partículas suspendidas.

Preferiblemente, la superficie interna de los canales de paso tiene un valor de rugosidad mayor que 5 pm, preferiblemente mayor que 10 pm, y preferiblemente comprendido entre 10 pm y 50 pm. Esta rugosidad se selecciona para maximizar la retención de partículas iguales o mayores a 2,5 pm.

La parte transparente o translúcida de la pared perimetral del conducto transparente o translúcido a la luz incidente descrito anteriormente puede incluir una superficie plana o dos superficies planas opuestas enfrentadas entre sí.

Cuando el conducto incluye una superficie transparente o translúcida plana, dicha superficie plana deberá enfrentarse a la fuente de luz externa, por ejemplo, la luz solar, para permitir la iluminación del área interior iluminada del conducto.

Cuando el conducto incluye dos superficies transparentes o translúcidas planas enfrentadas entre sí, una de dichas superficies planas deberá enfrentarse a la fuente de luz externa, por ejemplo, la luz solar, para permitir la iluminación de la superficie interior iluminada del conducto, y la luz del área interior iluminada puede salir del conducto a través de la superficie plana opuesta, permitiendo la iluminación de un espacio o un alojamiento situado detrás de dicho conducto.

Por ejemplo, el conducto se puede definir entre dos ventanas paralelas de la fachada de un edificio, permitiendo la entrada de luz natural en el edificio a través de él. En este ejemplo, la entrada de fluido puede estar en la parte inferior del conducto, dirigida hacia el exterior del edificio para absorber el aire ambiente externo del edificio, y la salida de fluido puede estar en la parte superior del conducto, dirigida hacia el interior del edificio para introducir aire ambiente depurado en el edificio. Opcionalmente, dicha salida se puede conectar a un sistema de conducción de aire del edificio para conducir dicho aire depurado a diferentes áreas del edificio o para realizar tratamientos adicionales en dicho aire depurado antes de liberarlo al interior del edificio.

Al menos una parte transparente o translúcida de la pared perimetral del conducto está unida de manera pivotante al resto del conducto, definiendo una escotilla móvil entre una posición cerrada y una posición abierta y que incluye un dispositivo de bloqueo para retener la superficie en la posición cerrada. Dicha escotilla se puede abrir para permitir la limpieza del interior del conducto.

Las lamas porosas se pueden unir de manera desmontable al conducto y también pueden ser extraíbles a través de la escotilla, para su reemplazo o para operaciones de limpieza profunda.

Cuando el conducto es vertical, con su entrada en el extremo inferior y su salida en el extremo superior, la luz incidente genera un efecto invernadero dentro del conducto, calentando el fluido contenido en él y generando un ascenso natural de dicho fluido desde el extremo inferior hasta el extremo superior del conducto, generando un flujo de fluido a lo largo del canal de flujo de fluido. A pesar de lo anterior, para controlar o acelerar este movimiento del fluido, o cuando el conducto está en una posición diferente, el canal de flujo de fluido puede incluir un impulsor de fluido conectado al mismo. Dicho impulsor de fluido, por ejemplo, un ventilador o una bomba, forzará el movimiento del fluido en la dirección deseada y con el flujo deseado a través del conducto.

El fluido circula desde la entrada de fluido a la salida de fluido del conducto pasando a través de cada lama porosa desde el segundo lado al primer lado.

También se entenderá que cualquier rango de valores dados puede no ser óptimo en valores extremos y puede requerir adaptaciones de la invención a estos valores extremos aplicables, tales adaptaciones están al alcance de una persona experta.

Otras características de la invención aparecen a partir de la siguiente descripción detallada de una realización.

Breve descripción de las figuras

Las ventajas y características anteriores y otras se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización con referencia a los dibujos adjuntos, que se tomarán de manera ilustrativa y no limitativa, en los que:

La Fig. 1 muestra una sección vertical del sistema de depuración fotocatalítica de acuerdo con una realización en la que el conducto incluye dos superficies planas opuestas enfrentadas, transparentes o translúcidas a una luz incidente, en donde la luz incidente se muestra como flechas gruesas en donde el flujo del aire ambiental que pasa a través del canal de flujo de fluido se muestra como una flecha delgada;

La Fig. 2A muestra una sección transversal de una lama porosa hecha a través de una línea de sección indicada en la Fig.2B, según una primera realización;

Fig. 2B muestra una vista en planta del primer lado de la lama porosa mostrada en la Fig. 2A;

Fig. 3A muestra una sección transversal de una lama porosa hecha a través de una línea de sección indicada en la Fig.3B, según una segunda realización;

Fig. 3B muestra una vista en planta del primer lado de la lama porosa mostrada en la Fig. 3A;

Fig. 4A muestra una sección transversal de una lama porosa hecha a través de una línea de sección indicada en la Fig.4B, según una tercera realización;

Fig. 4B muestra una vista en planta del primer lado de la lama porosa mostrada en la Fig. 4A;

Fig. 5A muestra una sección transversal de una lama porosa hecha a través de una línea de sección indicada en la Fig. 5B, según una cuarta realización;

Fig. 5B muestra una vista en planta del primer lado de la lama porosa mostrada en la Fig. 5A.

Descripción detallada de una realización

Las ventajas y características anteriores y otras se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización con referencia a los dibujos adjuntos, que se tomará de manera ilustrativa y no limitativa.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención mostrada en la Fig. 1, el sistema de depuración fotocatalítica incluye un conducto rectangular 10 definido por cuatro superficies planas constitutivas de una pared perimetral 13. Dicha pared perimetral 13 incluye una parte transparente o translúcida 14, transparente o translúcida a la luz incidente 1 que penetra dentro del conducto 10 a través de dicha parte transparente o translúcida 14. El volumen interno del conducto 10 que recibe la luz incidente 1 a través de dicha parte transparente o translúcida 14 de la pared perimetral 13 se denomina área interior iluminada. Típicamente, la luz incidente 1 es la luz solar.

Dos de dichas superficies planas tienen un área de superficie mayor que las otras dos superficies. Al menos una de dichas superficies planas con mayor área de superficie, y preferiblemente ambas, están hechas de un material transparente o translúcido a la luz visible. En la realización preferida, dichas partes transparentes o translúcidas 14 del conducto 10 están definidas por una ventana de vidrio que opcionalmente está unida de manera pivotante al resto de la pared perimetral 13 y que preferiblemente incluye un dispositivo de bloqueo para retener dicha ventana de vidrio en la posición cerrada.

De acuerdo con esta realización, el conducto 10 se define en el espacio intermedio entre dos ventanas de vidrio paralelas, por ejemplo, ventanas de vidrio verticales de la fachada de un edificio.

El conducto 10 incluye una entrada de fluido 11 y una salida de fluido 12 en sus extremos opuestos, que definen un canal de flujo de fluido 2 entre ellos a lo largo del conducto 10.

En el caso que se muestra en la Fig. 1, la entrada de fluido 11 está en el extremo más bajo del conducto 10 y la salida de fluido se coloca en el extremo más alto del conducto 10. La entrada de fluido 11 toma aire ambiente de un lado del conducto 10, en este caso desde el mismo lado del conducto 10 expuesto a la luz incidente 1, y la salida de fluido 12 expulsa el aire ambiente, una vez que ha sido tratado en el sistema de depuración fotocatalítica, al lado del conducto 10 no expuesto a la luz incidente 1. Cuando dicho conducto 10 está integrado en la fachada de un edificio, la entrada de fluido 11 toma aire del exterior del edificio y la salida de fluido 12 introduce dicho aire una vez depurado en el edificio.

Opcionalmente, la entrada de fluido 11, la salida de fluido 12 o ambas se pueden conectar a una canalización de fluido y/o a un impulsor de fluido 3 para controlar el flujo del fluido a través del sistema de depuración fotocatalítica.

El conducto 10 incluye, dentro del área interior iluminada, una pluralidad de lamas porosas paralelas 20 separadas entre sí, siendo cada lama porosa transversal al conducto 10 y ocupando toda el área de sección de dicho conducto 10, todo el perímetro de cada lama porosa 20 estando en contacto con la pared perimetral 13 del conducto 10, cada lama porosa 20 interrumpe completamente el canal de flujo de fluido 2, de modo que el flujo de fluido solo puede circular a lo largo del conducto 10 que pasa a través de las lamas porosas 20.

Cada lama porosa 20 está hecha o está recubierta con un material fotocatalítico que produce actividad fotocatalítica cuando recibe luz incidente 1. Cada lama porosa 20 tiene dos lados opuestos, un primer lado 20a expuesto a la luz incidente 1 del área interior iluminada, y uno segundo lado 20b opuesto al primer lado 20a.

El primer lado 20a incluye primeras aberturas 21, cada una de una primera área de sección transversal, y el segundo lado incluye segundas aberturas 22, cada una de una segunda área de sección transversal más pequeña que la primera área de sección transversal.

La lama porosa 20 también incluye canales de paso ramificados de sección decreciente 23 que comunican las primeras aberturas 21 con las segundas aberturas 22 con canales decrecientes cónicos, permitiendo el paso de un fluido a través de dichos canales de paso ramificados de sección decreciente 23 a través de la lama porosa 20.

Preferiblemente, cada canal de paso ramificado de sección decreciente 23 comunica una primera abertura 21 con múltiples segundas aberturas 2, y preferiblemente las segundas aberturas 22 son más numerosas, por ejemplo, más de 10 veces más numerosas, que las primeras aberturas 21.

Debido a que las primeras aberturas 21 tienen un área de sección transversal más grande que las segundas aberturas 22, las superficies cónicas internas de los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 tienen una exposición mejorada a la luz incidente 1 que golpea la primera superficie 20a y penetra en los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 a través de dichas primeras aberturas 21.

Debido a que dichos canales de paso ramificados de sección decreciente 23 se están estrechando, su sección transversal se reduce a medida que se acerca al segundo lado 20b de la lama porosa 20, produciendo superficies internas en forma de embudo de los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 que pueden interceptar fácilmente la luz incidente 1 que penetra dentro de los canales de paso ramificados de sección decreciente 23.

Debido a que dichos canales de paso ramificados de sección decreciente 23 se ramifican, cada primera abertura 21 está conectada a múltiples segundas aberturas 22 de menor tamaño, de modo que el fluido que pasa a través de una primera abertura 21 es la misma cantidad de fluido que pasa no por una sola, sinó por múltiples segundas aberturas 22. Esta característica permite aumentar la superficie interna de los canales de paso ramificados de sección decreciente 23, aumentando la superficie expuesta a la luz incidente y aumentando la superficie de contacto entre el fluido y el material fotocatalítico, pero no produce una reducción importante en la área de sección transversal agregada a través de la cual pasa el fluido, porque el flujo del fluido que pasa a través de una primera abertura 21 es el mismo que el flujo de fluido que pasa a través de múltiples segundas aberturas 22.

Esta combinación de canales que se estrechan y al mismo tiempo se ramifican permite una penetración mejorada de la luz incidente 1 en los mismos y aumenta la superficie de contacto entre el fluido y el material fotocatalítico.

Preferiblemente, el área de sección transversal agregada de todas las primeras aberturas 21 de una lama porosa 20 es menor que el triple del área de sección transversal agregada de todas las segundas aberturas de la misma lama porosa 20.

Las Figs. 2A a 5B muestran diferentes realizaciones posibles de la lama porosa 20.

De acuerdo con la primera realización de las lamas porosas 20, mostradas en las Figs. 2A y 2B, cada lama porosa 20 comprende múltiples capas superpuestas, cada capa con un número diferente de aberturas. La capa superior incluye las primeras aberturas 21 dispuestas en una matriz regular. La capa inferior incluye las segundas aberturas 22, más pequeñas que la primera abertura 21 e incluye múltiples segundas aberturas 22 en la huella de cada primera abertura 21. Se pueden intercalar una o múltiples capas intermedias entre dichas capas superior e inferior, incluyendo cada capa intermedia, en la huella de cada primera abertura 21, más aberturas que la capa inmediatamente superior, pero de un tamaño menor, cada una de dichas aberturas contiene en su huella múltiples aberturas de la capa inmediatamente inferior. Dichas aberturas interconectadas determinan los canales de paso ramificados de sección decreciente 23.

En este ejemplo, las primeras aberturas, las segundas aberturas y las aberturas intermedias son aberturas cuadradas dispuestas en filas y columnas.

La capa intermedia colocada inmediatamente debajo de la capa superior comprende cuatro aberturas intermedias en la huella de cada primera abertura 21, que divide dicha primera abertura 21 en cuatro por dos paredes cruzadas. La capa inferior comprende cuatro segundas aberturas 22 en la huella de cada abertura intermedia, y por lo tanto dieciséis segundas aberturas 22 en la huella de cada primera abertura 21.

También se contemplan otras realizaciones que incluyen múltiples capas intermedias, por ejemplo, primera, segunda, tercera ... capas intermedias, cada una con un número creciente de aberturas intermedias primera, segunda, tercera ... con respecto a la capa precedente.

Según una segunda realización de la lama porosa 20, mostrada en las Figs. 3A y 3B, comprende una capa inferior que incluye una pluralidad de segundas aberturas discretas 22 y una capa superior que incluye una pared continua en zigzag de material que determina los espacios intermedios abiertos que constituyen las primeras aberturas 21, y que coinciden con las segundas aberturas 22, cada primera abertura 21 que contiene múltiples segundas aberturas 22. Entre dichas capas inferior y superior, se pueden incluir una o múltiples capas intermedias, cada capa intermedia incluye múltiples aberturas en la huella de la capa superior y conteniendo múltiples segundas aberturas en la huella de cada capa intermedia. Dichas aberturas interconectadas determinan los canales de paso ramificados de sección decreciente 23.

Según una tercera realización, mostrada en las Figs. 4A y 4B, la lama porosa 20 está constituida por capas de tiras paralelas superpuestas en direcciones ortogonales, las tiras tienen una separación creciente y/o un espesor decreciente desde la capa inferior hacia la capa superior, de modo que los espacios intermedios entre dichas tiras constituyen dichos canales de paso ramificados de sección decreciente 23.

En esta tercera realización, cada primera abertura 21 está definida por el espacio hueco definido entre cuatro tiras ortogonales adyacentes de las dos capas superiores de la lama porosa 20. Dos tiras de la capa superior y dos tiras de la capa inmediatamente debajo de la capa superior que son perpendiculares a las dos tiras mencionadas anteriormente. De manera similar, cada segunda abertura 22 está definida por el espacio hueco definido entre cuatro tiras ortogonales adyacentes de las dos capas inferiores de la lama porosa 20.

Según una cuarta realización, mostrada en las Figs. 5A y 5B, cada primera abertura 21 está rodeada por una pared perimetral de cierta altura. Cada primera abertura 21 contiene una o múltiples paredes concéntricas de una altura decreciente que son concéntricas a la pared perimetral. Las paredes concéntricas están conectadas a la pared perimetral a través de costillas. Los espacios intermedios definidos entre la pared perimetral, las paredes concéntricas y las costillas definen los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 que conectan cada primera abertura 23 con múltiples segundas aberturas 22.

En este ejemplo, la pared perimetral y las paredes concéntricas son tubos cuadrados, pero también se contemplan otras formas, como tubos triangulares o tubos hexagonales.

La pared perimetral de esta cuarta forma de realización comprende además cavidades de ramificación sin salida 24 donde el agua o el agua condensada pueden almacenarse y evaporarse durante la actividad catalítica para reducir la temperatura del fluido. Esta característica se puede agregar a cualquiera de las otras realizaciones descritas de la lama porosa 20.

Las lamas porosas 20 mostradas en las realizaciones primera, segunda, tercera y cuarta se producen preferiblemente mediante un método de impresión 3D, por ejemplo, mediante deposición de tiras o capas o endurecimiento de capas o tiras. Preferiblemente, la impresión 3D es producida por una impresora que tiene una resolución igual o mayor a 0,3mm, preferiblemente comprendida entre 0,3mm y 1mm, para producir una rugosidad superficial optimizada para retener partículas suspendidas en el fluido a purificar.

En una realización preferida, los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 no están alineados con el canal de flujo de fluido 2 sino con una dirección que se cruza con la parte transparente o translúcida 14 de la pared perimetral 13 del conducto 10, de modo que una luz incidente 1 al pasar a través de dicha parte transparente o translúcida 14 es más probable que penetre profundamente en los canales de paso ramificados de sección decreciente 23.

La dirección de cada canal de paso ramificado de sección decreciente 23 está determinada por la dirección promedio de las líneas imaginarias que conectan el centro de una primera abertura 21 con el centro de todas las segundas aberturas 22 conectadas principalmente al mismo a través del mismo canal paso ramificado de sección decreciente 23.

Preferiblemente, dicha dirección de los canales de paso ramificados de sección decreciente 23 se cruza con la parte transparente o translúcida 14 de la pared perimetral 13 del conducto 10 formando un ángulo mayor de 30°, preferiblemente comprendido entre 60° y 30°.

Se entenderá que varias partes de una realización de la invención se pueden combinar libremente con partes descritas en otras realizaciones, incluso si dicha combinación no se describe explícitamente, siempre que no haya perjuicio en dicha combinación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de depuración fotocatalítica que comprende:

• un conducto (10) que comprende una pared perimetral (13) que incluye al menos una parte transparente o translúcida (14), que es transparente o translúcida a una luz incidente (1) y que determina un área interior iluminada del conducto (10), una entrada de fluido (11) y una salida de fluido (12) separadas entre sí para determinar un canal de flujo de fluido (2) entre ellas;

• una pluralidad de lamas porosas separadas (20) hechas de, o recubiertas con, un material fotocatalítico contenido en dicha área interior iluminada del conducto (10), cada lama porosa (20) es transversal al canal de flujo de fluido (2) y cubre una sección transversal completa del conducto (10) de modo que el flujo de un fluido que circula a través del canal de flujo de fluido (2) se ve obligado a pasar a través de dichas lamas porosas (20), en el que cada lama porosa (20) tiene un primer lado (20a), que incluye unas primeras aberturas (21) con una primera área de sección transversal, directamente expuesto a la luz incidente (1) del área interior iluminada y un segundo lado (20b), que incluye unas segundas aberturas (22), opuesto al primer lado y que define un lado sombreado, teniendo cada segunda abertura (22) una segunda área de sección transversal;

caracterizado porque

• la segunda área de sección transversal es más pequeña que la primera área de sección transversal; y

• las primeras aberturas (21) se comunican con las segundas aberturas (22) a través de canales de paso ramificados de sección decreciente (23), determinando una penetración profunda de luz incidente en la lama porosa (20) desde el primer lado (20a) al segundo lado (20b).2

2. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada lama porosa (20) tiene una densidad menor en el primer lado (20a) que en el segundo lado (20b).

3. Sistema de depuración fotocatalítica según la reivindicación 1 o 2, en el que

• la primera área de sección transversal es al menos veinte veces más grande que la segunda área de sección transversal; o

• l a segunda área de sección transversal es igual o menor que 1mm2 y/o la primera área de sección transversal es igual o mayor que 20mm2 y/o el grosor de la lama porosa (20) es igual o menor que 50mm.

4. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los canales de paso ramificados de sección decreciente (23) comprenden además cavidades de ramificación sin salida (24).

5. Sistema de depuración fotocatalítica según la reivindicación 1, en el que cada lama porosa (20) es una malla tridimensional calada con canales de paso interconectados.

6. Sistema de depuración fotocatalítica según la reivindicación 1, en el que cada lama porosa (20) está constituida por múltiples capas superpuestas de mallas caladas, incluyendo cada capa aberturas al menos parcialmente coincidentes con aberturas de capas adyacentes que definen dichos canales de paso ramificados de sección decreciente (23), y en el que el área de sección transversal de las aberturas de las capas superpuestas sucesivas aumenta gradualmente desde la segunda área de sección transversal hasta la primera área de sección transversal.

7. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las lamas porosas (20) están hechas de material cerámico hecho de una pasta o polvo endurecido.8

8. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una superficie interna de los canales de paso ramificados de sección decreciente (23) tiene un valor de rugosidad superficial igual a mayor que el valor de rugosidad superficial de una superficie impresa mediante técnicas de impresión tridimensional impresa con una resolución igual o más grande que 0,3mm.

9. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una superficie interna de los canales de paso ramificados de sección decreciente (23) tiene un valor de rugosidad mayor que 10 pm.

10. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha parte transparente o translúcida (14) de la pared perimetral del conducto (10) incluye una superficie plana o dos superficies planas opuestas enfrentadas.

11. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha al menos una parte transparente o translúcida (14) de la pared perimetral (13) del conducto (10) está unida de forma pivotante al resto del conducto (10), definiendo una escotilla movible entre una posición cerrada y una posición abierta y que incluye un dispositivo de bloqueo para retenerla en la posición cerrada.

12. Sistema de depuración fotocatalítica según la reivindicación 11, en el que las lamas porosas (20) están unidas de manera desmontable al conducto (10) y extraíbles a través de la escotilla.

13. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el canal de flujo de fluido (2) comprende un impulsor de fluido (3) conectado al mismo.

14. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido circula desde la entrada de fluido (11) a la salida de fluido (12) del conducto (10) pasando a través de cada lama porosa (20) desde el segundo lado (20b) al primer lado (20a).

15. Sistema de depuración fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los canales de paso ramificados de sección decreciente (23) están alineados con una dirección que se cruza con la parte transparente o translúcida (14) de la pared perimetral (13) del conducto (10).