| WO2011134302A1 | 2011-11-03 |
| US20090110563A1 | 2009-04-30 | |||
| US5186822A | 1993-02-16 | |||
| US4235678A | 1980-11-25 |
| REIVINDICACIONES 1. Una disposición para la producción de sal de mesa, generar electricidad y climatizar agua, que viene a resolver ciertas desventajas relacionadas con los sistema y métodos para la desalinización de agua de mar convencionales, las cuales se encuentran relacionadas con el alto consumo de energía, equipos muy costosos e impacto en los ecosistemas marinos por otro lado es necesario un pretratamiento del agua, en donde las membranas utilizadas son muy sensibles de saturarse, CARACTERIZADA porque está compuesta por dos sistemas, un sistema mecánico y un sistema de evaporación, alimentados solo por un motor eléctrico (1 ), conectados entre sí por medio de un sistema de cardanes (2) a un cigüeñal (3), posteriormente el cigüeñal desplaza un sistema de palancas (9) el cual por medio de una caja de engranajes (10) le imprime velocidad a un sistema de pistones (12) y cilindros radiales (13) del sistema mecánico (29), los cuales impulsan una turbina de Pelton (14), la cual es accionada por medio de S1 , S2, S3... conectado a un eje de rotación (27) para producir la evaporación de agua de mar y producir la desalinización. 2. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) y sus inyectores radiales (11 ) se pueden conectar por medio de una turbina de Pelton (14) y tres cajas de engranajes (10) a una cámara de evaporación de agua de mar (22), actuando en forma indirecta S1 , inyecta la cantidad requerida de m3 de líquido hidráulico o aire, para el desplazamiento de la turbina (14), activando las cajas de engranajes (10) para un control de las variables a las que está sometido el eje de rotación (27) disminuyendo los esfuerzos de torque, permitiendo regular la velocidad del sistema adicionalmente. 3. La disposición de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) puede actuar en forma directa con la cámara de evaporación (22) o sistema de evaporación (30), para la 8 evaporación de agua de mar o desalinización. 4. La disposición de acuerdo con la reivindicación 3, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) posteriormente a la inyección de aire o liquido hidráulico, desplazo la turbina de Pelton (14), y acciono las cajas de engranajes (10), conectadas al eje de rotación (27), el cual en su extremo superior se encuentra localizada una matriz de Halbach (15), conectando la matriz (18) M1 , M2, M3.... Para hacer girar la matriz (18) inducir corriente eléctrica y disipar la energía para generar energía térmica. 5. La disposición de acuerdo con la reivindicación 4, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29), asperza a través de toberas (17) el agua de mar en el interior de la cámara de evaporación (22), en donde el calor generado por los campos magnéticos de los imanes de Neodimio (16), la inyección de aire hacia el interior del intercambiador de atmosfera (23) por medio de S4, aumentando la presión en el interior del intercambiador de atmosfera (23), haciendo perder calor al agua para condensarla. 6. La disposición de acuerdo con la reivindicación 5, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29), por medio de una de las cajas de engranajes de la turbina de Pelton (14) toma el agua y la traslada a la disposición final (25) para su análisis. 7. La disposición de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) la segunda de las cajas de engranajes (10) toma parte de la salmuera y a presión ambiente, operando por medio de la cámara de secado (24) la cual comprende una matriz de Halbach (15) con imanes de Neodimio (16) seca todo el producto para obtener sal de mesa. 8. La disposición de acuerdo con la reivindicación 7, 9 CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) pasa toda su capacidad hidráulica a una turbina de Pelton (14), la cual desplaza tres cajas de engranajes (10), para desplazar las matrices de Halbach (15) las cuales induce la placa de inducción (19), la placa (19) calienta el agua a presión normal y las otras dos cajas de engranajes (10) desplazan el líquido a través de circuitos de cañerías para calentar y climatizar el agua. 9. La disposición de acuerdo con la reivindicación 8, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) conectado al sistema de evaporación (30), pasa toda su capacidad hidráulica a una turbina de Pelton (14), solo ocupando una caja de engranajes (10), para desplazar las matrices de Halbach (15) las cuales induce la placa de inducción (19), puede generar electricidad, puede generar alta cantidad de energía eléctrica con una turbina de Pelton (14) con un mínimo de consumo en la entrada. 10 |
| REIVINDICACIONES MODIFICADAS recibidas por la oficina Internacional el 18 de mayo de 2023 (18.05.2023) 1. Una disposición para la producción de sal de mesa, generar electricidad y climatizar agua que viene a resolver ciertas desventajas relacionadas con los sistema y métodos para la desalinización de agua de mar convencionales, los cuales se encuentran relacionados con el alto consumo de energía, equipos muy costosos e impacto en los ecosistemas marinos por otro lado es necesario un pretratamiento del agua en la osmosis inversa en donde las membranas utilizadas son muy sensibles de saturarse, CARACTERIZADA porque comprende un sistema de inyección radial (8) operado solo por un motor eléctrico (1) conectado por medio de cardanes (2) a palancas que empujan pistones de inyección hidráulica para mover un ariete el cual hace rotar un conjunto de cigüeñales (3) para inyectar por medio de pistones en cámaras de compresión liquido o aire. 2. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA porque los cigüeñales (3) que se conectan a secciones compuestas de anillos con cilindros y pistones de compresión para cada sección S1 , S2, S3, S4 y S5, para desplazar por medio de la inyección de aire o liquido hidráulico una turbina de Pelton (14). 3. La disposición de acuerdo con la reivindicación 3, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) posteriormente a la inyección de aire o liquido hidráulico, desplaza la turbina de Pelton (14), y acciona las cajas de engranajes (10), conectadas al eje de rotación (27), en el cual en su extremo superior se encuentra localizada una matriz de Halbach (15), conectando la matriz (18) M1 , M2, M3.... para hacer girar la totalidad de la matriz (18) e inducir corriente eléctrica y disipar la energía para generar energía térmica. 4. La disposición de acuerdo con la reivindicación 4, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29), asperza a través de toberas (17) el agua de mar en el interior de la cámara de evaporación (22), en ii HOJA MODIFICADA (ARTICULO 19) donde el calor generado por los campos magnéticos de los ¡manes de Neodimio (16), la inyección de aire hacia el interior del ¡ntercambiador de atmosfera (23) por medio de S4, aumentando la presión en el interior del ¡ntercambiador de atmosfera (23), haciendo perder calor al agua para condensarla. 5. La disposición de acuerdo con la reivindicación 5, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29), por medio de una de las cajas de engranajes de la turbina de Pelton (14) toma el agua y la traslada a la disposición final (25) para su análisis. 6. La disposición de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) la segunda de las cajas de engranajes (10) toma parte de la salmuera y a presión ambiente, operando por medio de la cámara de secado (24) la cual comprende una matriz de Halbach (15) con ¡manes de neodimio (16) seca todo el producto para obtener sal de mesa. 7. La disposición de acuerdo con la reivindicación 7, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) pasa toda su capacidad hidráulica a una turbina de Pelton (14), la cual desplaza tres cajas de engranajes (10), para desplazar las matrices de Halbach (15) las cuales induce la placa de inducción (19), la placa (19) calienta el agua a presión normal y las otras dos cajas de engranajes (10) desplazan el líquido a través de circuitos de cañerías para calentar y climatizar el agua. 8. La disposición de acuerdo con la reivindicación 8, CARACTERIZADA porque el sistema mecánico (29) conectado al sistema de evaporación (30), pasa toda su capacidad hidráulica a una turbina de Pelton (14), solo ocupando una caja de engranajes (10), para desplazar las matrices de Halbach (15) las cuales induce la placa de inducción (19), puede generar electricidad, puede generar alta cantidad de energía eléctrica con una turbina de Pelton (14) con un mínimo de consumo en la entrada. 12 HOJA MODIFICADA (ARTICULO 19) |
ELECTRICIDAD Y CLIMATIZAR AGUA DE MAR
Campo de la Invención
La presente invención tiene relación con un método y sistema de núcleo de inyección radial hidráulica, para la evaporación de agua de mar de modo de desalinizarla para la producción de sal y con diferentes disposiciones y un mínimo consumo de energía en su entrada, generar energía ya sea térmica o eléctrica y climatizar el agua.
Antecedentes de la Invención
Los aspectos de esta invención tienen relación en general con sistemas y métodos para la evaporación de agua de mar y para la generación de energía, desde está basada en mecanismos adecuados.
En el estado del arte existe patentes relacionadas con sistemas similares para la desalinización de agua de mar por ejemplo en la patente europea N° WO2012108754A2 es descrito un proceso para desalinizar agua de mar, el cual se basa principalmente en un filtro mejorado, que se basa en la osmosis inversa, más orientado hacia la desalinización más que a la generación de energía o la climatización.
Existe ciertas desventajas relacionadas con los sistema y métodos para la desalinización de agua de mar, los cuales se encuentran relacionados con el alto consumo de energía, equipos muy costosos e impacto en los ecosistemas marinos.
Por otro lado es necesario un pretratamiento, en donde las membranas utilizadas para la osmosis inversa son muy sensibles. Entonces, a menos que se desarrolle algún material de membrana más resistente, el pretratamiento es un requisito importante. Sin ella, la membrana se puede volver prácticamente inútil, disminuyendo el rendimiento o produciendo agua impura. El agua de mar pretratada incorrectamente puede depositar partículas en la membrana. Estos contaminantes afectan el flujo y la presión adecuados de la membrana, lo que aumenta el costo operativo. Una modalidad de dicho sistema y método se puede encontrar en la patente norteamericana N° US4333832A relacionada con un sistema rotatorio de separación de soluciones, en donde el agua salada y otras soluciones se aceleran en una estructura giratoria y se aplican a un recipiente que contiene material de membrana de osmosis inversa. El agua desalinizada se elimina después de pasar a través de la gran superficie de concentración de material de membrana en el recipiente. La salmuera enriquecida se retira del recipiente en el punto más alejado del eje de la estructura giratoria y se devuelve a las proximidades del eje para evitar la acumulación de material denso. El material de la membrana está configurado en el recipiente de modo que el flujo sea generalmente radial con respecto al eje de la estructura giratoria. Se vuelve al mismo inconveniente de la problemática relacionada con los filtros.
Resumen de la Invención
Los aspectos de la presente invención pueden ser utilizados para proporcionar ventajosamente un sistema de núcleo de inyección radial hidráulica, para la evaporación de agua de modo de desalinizar agua de mar, con un mínimo consumo de energía y adicionalmente para generar energía ya sea térmica o eléctrica.
El sistema puede operar en industrias para la desalinización agua de mar, climatización de hogares y edificios, refrigeración por vacío, generación energética a mínima y mediana escala con turbinas, generación térmica para calefacción de industrias, casas y edificios, industrias de alimentación, industrias de aguas residuales.
Breve Descripción de las Figuras
La figura 1 , se observa un diagrama esquemático de la operación de los sistemas, de acuerdo con la invención.
La figura 2, se observa un diagrama esquemático de la conexión del sistema 1 con el sistema 2, por medio de una turbina de Pelton y cajas de engranajes, para la desalinización, de acuerdo con la invención.
La figura 3, se observa un diagrama esquemático de la conexión del sistema 1 con una Matriz de Halbach, por medio de una turbina de Pelton, de modo de alimentar los imanes de neodimio e inducir corriente eléctrica a la placa y barra de inducción, para la generación de calor, de acuerdo con la invención.
La figura 4, se observa un diagrama esquemático de la conexión del sistema 1 con el sistema 2, por medio de una turbina de Pelton y cajas de engranajes, de acuerdo con la invención.
Descripción Detallada de la Invención
En la figura 1 , se pueden observar partes del sistema mecánico (29) de la disposición, el cual es operado por medio de un solo motor eléctrico (1 ), conectado por medio de cardanes (2) los cuales se desplazan a lo largo de una extensión longitudinal, conectados por medio de cigüeñales (3) (a modo de palancas hidráulicas) los cuales operan en sentido ascendente y descendente dispuesto en un ángulo de 45°, utilizando dos pistones de compresión uno superior (4) y uno inferior (5), para la inyección de líquido o aire, de este modo aprovecha tanto la subida como la bajada del pistón para la inyección de líquido hidráulico. Terminado este proceso las palancas hidráulicas (9) del primer cigüeñal (3) ascienden desde el PMI (7) al PMS (6), y el segundo cigüeñal (3) asciende desde el PMS (6) al PMI
(7).
El cigüeñal (3) se encuentra dispuesto en un ángulo de 30° de inclinación lo que evita un esfuerzo de torsión muy elevado, permitiendo un ciclo completo de los cigüeñales (3) sin mayores solicitaciones.
Posteriormente estos cigüeñales (3) se conectan por medio de una caja de engranajes (10) a las secciones S1 , S2, S3, S4 y S5 de anillos o núcleos
(8), pudiendo ser utilizada las secciones que se necesite de acuerdo con los requerimientos. La caja de engranajes (10) se conecta con el inyector radial (8), el cual permite inyectar aire o liquido o ambos. Cada núcleo S1 , S2, S3, S4 y S5, comprende dos elevadores, un sistema de palancas hidráulica (9), dos cigüeñales (3), una caja de engranajes (10) y el inyector radial (11 ).
Las secciones S1 , S2, S3, S4 y S5, impulsada solo por un motor eléctrico (1 ) operan al unísono.
Cada sección S1 , S2... actúa de manera directa e indirecta.
Ejemplo de disposición, (ver figura 2) la sección S1 se encarga de inyectar los suficientes m3 de líquido hidráulico para hacer girar una turbina de Pelton (14), en este caso S1 mantiene en movimiento la turbina de Pelton (14) la cual se encuentra conectada por medio de tres cajas de engranajes (10) que permiten tener velocidades y alivien el momento angular, o la torsión angular, pudiendo ganar presión más velocidad o mayor cantidad de líquido hidráulico, estas cajas de engranajes (10) van conectadas a un eje central (27), por medio de un engranaje de rotación (28) adicionalmente el sistema se encuentra conectado en forma directa con una cámara de evaporación (22).
Una vez que el sistema 1 , inyecto liquido hidráulico, hizo girar la turbina de Pelton (14) y las cajas de engranajes (10) se colocaron en marcha, las cajas de engranajes (10) se encuentran conectadas a un eje central (27), el cual en su extremo superior se encuentra localizada una Matriz de Halbach (15), provista de imanes de Neodimio (16) dispuestos en una disposición N, S, E, O, de modo de neutralizar por ejemplo el polo sur del campo y potenciar el polo norte de la disposición de imanes de neodimio (16) (ver figura 3).
Toda esta disposición de imanes de neodimio (16) se conecta a la matriz C1 de imanes (15) de Neodimio (16) por medio de una cadena de engranajes, a la matriz 2 y así sucesivamente, de modo de generar una rotación. En la figura 3, se puede observar bajo la matriz (15) de imanes de neodimio (16), se encuentra localizada una placa de inducción (19) de aluminio o cobre de forma cilindrica de menor altura, en donde basta solo con el giro de una matriz (18) para generar una rotación, induciendo una corriente eléctrica en la placa de inducción (19), la corriente disipara toda la energía generando energía térmica.
En la figura 4, S1 se encarga de alimentar una turbina de Pelton (14), esta turbina de Pelton (14) le imprime torsión a la caja de engranajes (10), conectada a un eje central (27), en el interior de la cámara de evaporación (22), dicho eje central (27) se encuentra conectado a la matriz de Halbach (15) las cuales giran e inducen la placa inductiva (19) y la barra de inducción (21 ).
S2 opera aspirando agua de mar, esta es inyectada por medio de aspersores o toberas (17) a presión como rocío de modo de permitir difuminar el agua y bajar la capacidad termodinámica del agua de mar, de modo de evaporarla con mayor rapidez.
53 se encarga de bajar la presión al interior de la cámara de evaporación (22), el agua puede hervir incluso a 10° Celsius, con todo esto el calor inducido por la matriz (15) de imanes de neodimio (16), la baja presión, produce adicionalmente la evaporación al agua inyectada en forma de neblina a través de las toberas (17).
54 se encarga de inyectar aire al intercambiador de atmosferas (23), el cual toma todo el vapor de agua desde la cámara de evaporación (22), lo traslada al interior del intercambiador de atmosfera (23), trabajando a 600 milibar, S4 inyecta aire desde la atmosfera, el cual pasa a través de filtros de impureza, aumentando de este modo la presión en el interior del intercambiador de atmosferas (23), al llegar a la presión ambiental, el agua aumenta su resistencia termodinámica, pierde calor, el agua se torna liquida y es recuperada.
S5, se encarga de hacer girar una turbina de Pelton (14), por medio de la caja de engranajes (10), de modo de aspirar todo el vapor desde el interior de la cámara de evaporación (22) y trasladarlo hacia el interior del intercambiador de atmosferas (23). La caja de engranajes (10) traslada el agua líquida hacia la disposición final (25), en donde es analizada y son chequeados sus solutos y eventualmente se ve si es requerido un reprocesamiento de esta.
La segunda caja de engranajes (10) transporta parte de la salinidad o salmuera desde el interior de la cámara de evaporación (22) hasta la cámara de secado (24) y a presión ambiental operando con una matriz (15) de imanes de Neodimio (16) con la diferencia que esta cámara no opera bajo presión, en el interior de esta cámara de secado (24) todo el soluto es secado de modo de obtener sal de mesa.
En una segunda modalidad la totalidad del sistema mecánico 1 (29), pasa toda su capacidad hidrodinámica a una turbina de Pelton (14) la cual le imprime torsión a tres cajas de engranajes (10), hace girar las matrices de Halbach (15) con sus imanes de neodimio (16) conectadas al eje de rotación (27), estas matrices inducen la placa de inducción (19), la cual calienta el agua a presión normal y las dos cajas de engranajes (10) mueven el líquido a través de un sistema de tuberías de modo de poder calentar el agua y permitir climatizarla.
Utilizando esta misma disposición, el sistema al operar con una turbina de Pelton (14), solo una caja de engranajes (10), puede generar electricidad, generando un alta cantidad de energía a través de la turbina de Pelton (14) con un mínimo de consumo en la entrada (figura 5).
Transformando una energía en mucha sinergia.
Aplicación industrial
La presente invención de acuerdo con su aplicación encuentra uso en la industria, y en particular en la industria mecánica, de la desalinización de agua de mar, plantas térmicas, generación de energía térmica o eléctrica, climatización de agua, evaporación de agua de mar, mínimo consumo energético, 0 emisión de carbono.
Listado de numerales de referencia
1 Motor eléctrico
2 Cardan
3 Cigüeñal
4 Pistón superior
5 Pistón inferior
6 Punto muerto superior
7 Punto muerto inferior
8 Anillos o núcleos
9 Sistema de palancas
10 Caja de engranajes
11 Inyector radial
12 Sistema de cilindros
13 Sistema de pistones
14 Turbina de Pelton
15 Matriz de Halbach
16 Imanes Neodimio
17 Toberas aspersoras Matriz M1 , M2, M3...
Placa inductora Cu o Al
Sistema de cadenas y engranajes
Barra inductora
Cámara evaporadora
Intercambiador de atmosferas
Cámara de secado
Disposición final
Eje de cigüeñal
Eje de rotación
Engranaje de rotación
Sistema mecánico 1
Sistema de evaporación 2
Depósito de agua
Cámara de compresión y succión aire o agua