CARBÓNICA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionado a la industria del control de plagas y desinfección a través de un dispositivo generador de nieve carbónica mediante la saturación de C0 ₂ para fumigación y desinfección.

ESTADO DEL ARTE

En la actualidad el abordaje del problema de la exterminación de plagas, desinfección y esterilización de superficies suele estar asociado a la generación de humedad y residuos tóxicos que producen los dispositivos o los productos químicos empleados.

Un grupo aparte está formado por los dispositivos empleados para la fumigación y desinfección de ambientes mediante la aplicación de dióxido de carbono (C0 ₂ ). En síntesis, esta tecnología genera una nieve seca la cual se forma mediante la aplicación de dióxido de carbono (C0 ₂ ) en las superficies, generando bajas temperaturas en el punto de aplicación y permitiendo la eliminación por congelamiento de plagas, virus y hongos, evitando así la generación de humedad excesiva y residuos tóxicos. Entre los dispositivos disponibles comercialmente se conoce la regulación y aplicación del fluido para generar una niebla fría de similares características a la que se puede obtener con la presente propuesta. Sin embargo, tales dispositivos suelen proporcionar un alcance de aplicación constante, variando solamente el caudal de C0 ₂ . Sumado a lo anterior, se observa que los dispositivos existentes tienen una complejidad elevada, al presentar una cantidad considerable de partes y piezas, lo que hace que los equipos sean muy costosos.

Entre los documentos del arte previo disponibles se cita la patente norteamericana N° US 6491231 B1 , que describe una boquilla para producir nieve a partir de gases como el dióxido de carbono, la boquilla se extiende desde un orificio de descarga seguido de un espacio de expansión alargado, de sección transversal uniforme, espacio dentro del cual se disponen filamentos flexibles a manera de obstrucción a la trayectoria de flujo. No se enseña un inyector que incorpore una obstrucción o medios de aceleración del flujo. Además, la ubicación del orificio de descarga divulgada está separado de la salida del flujo solamente por el espacio de expansión. Otro documento revisado es la patente española N° ES 2267669T3, que presenta una disposición de boquillas para enfriamiento en dos fases. Menciona dos grupos de boquillas, a diferentes distancias del objetivo a enfriar, las boquillas del primer grupo tienen importancia en la fase inicial del enfriamiento, mientras que las del segundo grupo toman importancia en una etapa de enfriamiento posterior. Sin embargo, carece de enseñanza respecto a medios específicos para aumentar la velocidad y alcance de un dispositivo para generar nieve carbónica como aquí se presenta.

Además se hace referencia a la solicitud mexicana N° MXPA04012935A, que describe una serie de aspectos teóricos y parámetros recomendados de aplicación de enfriamiento, como el tamaño de partícula y velocidad de flujo para una adecuada eliminación de distintas plagas. Pero carece de enseñanza de los medios específicos que constituyan un dispositivo, boquilla de inyección u otro componente constitutivo.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA TÉCNICO

Para subsanar el problema planteado, se presenta un dispositivo para la fumigación y desinfección de ambientes mediante la aplicación de dióxido de carbono (C02), el cual presenta una baja complejidad en cuanto a sus características físicas, lo que lleva a una reducción considerable en las partes y piezas que constituyen la invención. Teniendo además un aspecto ventajoso asociado al sistema de control de flujo del dispositivo, que le permiten generar un amplio abanico de alcance del fluido aplicado, con un máximo en torno a los 3,5 m de distancia.

DESCRIPCION RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

Se describe un dispositivo de saturación de C0 ₂ para la aplicación de nieve carbónica, dirigido a la eliminación de plagas, hongos, virus, bacterias y la desinfección y esterilización de superficies, gracias a las bajas temperaturas que alcanza un fluido de descarga sobre un área de aplicación, que comprende un cuerpo inyector con un conducto interior recto que da paso a unos orificios de inyección, tres en número, que tienen salida al interior de un ducto de evacuación, ducto que se une al cuerpo inyector por ajuste de diámetros; un acople que se une al extremo distal del ducto de evacuación y a una extensión de aplicación mediante ajuste de diámetros, en que el acople incorpora una porción de reducción de diámetro en su zona central; una cámara aislante consistente en un alojamiento que rodea el acople y el ducto de evacuación, en donde la diferencia de diámetros de la cámara aislante y dichos acople y ducto constituye una separación para aislamiento térmico; un aplicador conectado al extremo distal de la extensión de aplicación, en que el aplicador tiene un desviador que atraviesa de modo diametral el extremo distal del aplicador para direccionar el fluido de descarga.

En otro aspecto del dispositivo de saturación el conducto interior recto del cuerpo inyector inicia en un extremo de entrada de flujo del cuerpo inyector conectado a una válvula reguladora y termina en un extremo obstruido, y los orificios de inyección proporcionan comunicación fluida entre dicho conducto interior recto y el ducto de evacuación.

Además, el dispositivo de saturación es tal que los orificios de inyección se orientan en tres direcciones a 120° entre sí y atraviesan una superficie de inyección de forma troncocónica con un ángulo de 45° con respecto al eje longitudinal. En donde, el diámetro de los orificios de inyección está en el rango de 1 a 4 mm, y preferentemente el diámetro es de 1 mm.

En un aspecto preferente, para facilitar el empleo del dispositivo de saturación la cámara aislante incorpora una manilla.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS figuras

Las figuras que acompañan esta memoria representan algunos aspectos esenciales y otros aspectos que son meramente opcionales o a modo de ejemplo, lo que será abordado en la descripción detallada del próximo ítem.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva del presente dispositivo saturador de CO2 para generación de nieve carbónica.

La FIG. 2 es una vista lateral de la porción proximal del dispositivo de la figura anterior.

La FIG. 3 es una vista en corte longitudinal de la figura anterior, en que se ha omitido el ítem 70.

La FIG. 4 es una vista explosionada del dispositivo, en que se ha omitido el ítem 70, en que se muestra una línea de centros atravesando los componentes para representar tanto la geometría cilindrica como el orden de ensamblaje.

Las FIG. 5A y 5B son vistas lateral y frontal del cuerpo inyector respectivamente.

La FIG. 6 es una vista en perspectiva del aplicador, ilustrando el desviador dispuesto en el extremo distal del mismo. La FIG. 7 muestra la curva de temperatura versus distancia de aplicación del C0 ₂ obtenida de pruebas de laboratorio del presente dispositivo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención enseña el dispositivo de saturación de C02 para la aplicación de nieve carbónica, en adelante dispositivo de saturación, con el objetivo principal de la eliminación de plagas, hongos, virus y bacterias, además de alcanzar una desinfección y esterilización de superficies, debido a las bajas temperaturas que alcanza el fluido utilizado (C0 ₂ ) en el área de aplicación.

El dispositivo de saturación, presentado íntegramente en la FIG. 1 , se compone de una válvula reguladora, un cuerpo inyector, ducto de evacuación, un acople, una cámara aislante, una extensión de aplicación y un aplicador.

La válvula reguladora, tal como su nombre lo indica, es un elemento que regula el paso del flujo de dióxido de carbono (C0 ₂ ), permitiendo el control sobre el dispositivo por el operador, generando a mayor apertura del paso generación de hielo seco a menor tiempo de aplicación. Esta válvula puede ser implementada mediante una llave de bola, de compuerta o cualquier otro tipo conocido y compatible con el tipo de fluido y la presión de salida desde los contenedores de C0 ₂ comprimido; por este motivo la válvula reguladora sólo es representada en la FIG. 1 siendo omitida de las vistas en detalle o en corte.

El cuerpo inyector, representado en contexto en FIG. 3 y 4 e individualmente en FIG. 5A y 5B, se encuentra parcialmente al interior de la cámara aislante y ajustado en su porción de sellado al diámetro interior del ducto de evacuación. En la FIG. 2 se ¡lustra que en el sentido de flujo está a continuación de la válvula reguladora, a la cual se une mediante una conexión roscada estándar (que no se muestra) llevada a cabo en la porción de acoplamiento, a modo de ejemplo no limitativo, mediante una unión 3/8 NPT. En el cuerpo inyector se genera una obstrucción al paso del fluido, ya que el conducto interior recto que se inicia en el extremo de entrada de flujo queda interrumpido en el extremo obstruido, retención que tiene alivio al pasar el fluido por 3 orificios pequeños, los orificios de inyección, abiertos en tres direcciones a 120° entre sí a través de una superficie de inyección de forma troncocónica con un ángulo de 45° con respecto al eje longitudinal. Las dimensiones de los orificios de inyección se restringen a un rango de 1 a 4 mm de diámetro.

El ducto de evacuación es un elemento tubular que se extiende desde el exterior del extremo de la cámara aislante hasta la porción de entrada de acople, mediante este componente se logra que el fluido inyectado por el cuerpo inyector continúe su trayecto hacia el extremo de salida del dispositivo de saturación evitando que tenga contacto con el ambiente o posibles fugas hacia el interior de la cámara aislante que impliquen una pérdida de la aislación térmica que se logra por el aire ubicado en la diferencia de diámetros de ambos componentes.

El acople, es un elemento de geometría cilindrica que se muestra en las vistas seccionadas de FIG. 3 y 4, se fabrica en un termoplástico, tales como la poliamida, PA 6, PA66 u otros polímeros con características similares a los mencionados y tal como indica su denominación, es un componente que permite la unión entre el ducto de evacuación y la extensión de aplicación, unión que se logra mediante ajuste de presión gracias al calce entre los distintos diámetros que tienen estos elementos, específicamente, la porción de entrada de acople con el ducto de evacuación y porción de salida de acople con la extensión de aplicación. Por otra parte, gracias a una porción de reducción de diámetro el acople funciona como una tobera, permitiendo un aumento en la energía cinética del fluido a fin de lograr mayor alcance al momento de ser aplicado. Con respecto a este último punto, la variación del alcance de la nieve carbónica se logra manipulando la válvula reguladora incorporada en la entrada del dispositivo de saturación, de modo que al dar mayor paso de fluido se genera un aumento de caudal que aumenta su velocidad producto del efecto tobera que se produce tanto en los orificios de inyección como en la porción de reducción de diámetro del acople.

En otro aspecto funcional del acople, gracias a su fabricación a partir un termoplástico, tales como poliamida, PA 6, PA 66, u otros polímeros con características similares a los mencionados, que permite generar una aislación térmica en la unión. El aislamiento es necesario debido a la alta energía cinética y baja temperatura que adquiere el fluido en su paso por este componente. Por el contrario, si se realizaran estas uniones de forma directa entre materiales metálicos se generaría un efecto de congelamiento de la humedad del aire, lo que llevaría a producir hielo en el interior del dispositivo el cual obstruiría el paso del fluido presentando una intermitencia en el flujo constante de dióxido de carbono. Por esta razón esta pieza debe ser fabricada en poliamida, PA 6, PA 66 u otros polímeros con características similares a los mencionados por su baja conductividad térmica.

La cámara aislante es un alojamiento que genera una aislación térmica de los componentes descritos anteriormente con el exterior, generando un espacio intersticial de aire el que actúa como aislante térmico para evitar que el operador sufra accidentes por el contacto con elementos a bajas temperaturas. Como se muestra en las FIG. 3 y 4, la cámara aislante tiene un extremo posterior con un orificio cuyo diámetro permite el ingreso del conjunto ensamblado formado por el ducto de aplicación, acople, ducto de evacuación y cuerpo inyector, mientras que el extremo anterior de la cámara aislante tiene un orificio cuyo diámetro sólo permite el paso de la extensión de aplicación. La diferencia de diámetros existente entre el orificio en el extremo posterior de la cámara aislante y el ducto de evacuación puede ser cubierta con un elemento de ajuste, preferiblemente con buenas propiedades de aislación térmica, o mediante soldadura. Adicionalmente, la cámara aislante incorpora una manilla la cual otorga comodidad, ergonomía y seguridad al usuario incorporado, por ejemplo, un puño de silicona o de caucho.

La extensión de aplicación tal como indica su nombre, genera una extensión al rango de aplicación del flujo de dióxido de carbono, permitiendo tener un fácil acceso a los lugares de mayor dificultad y que la fumigación o desinfección no deje espacios en el que el hielo carbónico no se forme.

El aplicador es la última etapa del dispositivo en cuestión, aquí el fluido viene con una alta energía cinética y es direccionado por un desviador. Tal como se muestra en la FIG. 6, el desviador es un segmento semicilíndrico (opcionalmente cilindrico, de tipo alambre galvanizado u otro similar) que atraviesa de modo diametral el extremo distal del aplicador. La forma y ubicación del desviador permiten que el flujo de salida dióxido de carbono aumente su diámetro y por consecuencia el área de cobertura.

En cuanto a la materialidad, el dispositivo propuesto se fabrica en materiales de alta resistencia y de extensa durabilidad, ya sea empleando metales cómo es el caso del acero y bronce, cómo a su vez, existen piezas -por ejemplo el acople- que son fabricadas en poliamidas técnicos de alta resistencia cómo es el caso de PA6 o PA66 que se encuentra dentro de la categoría de los termoplásticos.

Considerando las descripciones detalladas anteriores se puede establecer que un dispositivo de saturación de C02 para la aplicación de nieve carbónica, dirigido a la eliminación de plagas, hongos, virus, bacterias y la desinfección y esterilización de superficies, gracias a las bajas temperaturas que alcanza un fluido de descarga sobre un área de aplicación, comprende: un cuerpo inyector con un conducto interior recto que en su extremo distal da paso a unos orificios de inyección, que tienen salida al interior de un ducto de evacuación, ducto que se une al cuerpo inyector por ajuste de diámetros; un acople que se une al extremo distal del ducto de evacuación y a una extensión de aplicación mediante ajuste de diámetros, en que el acople incorpora una porción de reducción de diámetro en su zona central; una cámara aislante consistente en un alojamiento que rodea el acople y el ducto de evacuación, en donde la diferencia de diámetros de la cámara aislante y dichos acople y ducto constituye una separación para aislamiento térmico; un aplicador conectado al extremo distal de la extensión de aplicación, en que el aplicador tiene un desviador que atraviesa de modo diametral el extremo distal del aplicador para direccionar el fluido de descarga.

En otro aspecto del dispositivo de saturación el conducto interior recto del cuerpo inyector inicia en un extremo de entrada de flujo del cuerpo inyector conectado a una válvula reguladora y termina en un extremo obstruido, y los orificios de inyección proporcionan comunicación fluida entre dicho conducto interior recto y el ducto de evacuación.

Además, el dispositivo de saturación es tal que los orificios de inyección se orientan en tres direcciones a 120° entre sí y atraviesan una superficie de inyección de forma troncocónica con un ángulo de 45° con respecto al eje longitudinal. En donde, el diámetro de los orificios de inyección está en el rango de 1 a 4 mm.

En un aspecto preferente, para facilitar el empleo del dispositivo de saturación con seguridad por parte de un usuario, la cámara aislante incorpora una manilla. Adicionalmente, el acople es fabricado en un termoplástico, tales como la poliamida, PA 6, PA66 u otros polímeros con características similares a los mencionados.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Para las pruebas de funcionamiento se empleó un montaje de pruebas que incluyó un dispositivo de saturación con una distancia aproximada de 1 m entre los orificios de inyección y el extremo de salida de flujo, y orificios de inyección de 1 mm de diámetro.

Respecto al análisis de funcionamiento, se determina que el dispositivo de saturación presentado es un sistema estanco, no presentando fugas en uniones ni en las piezas diseñadas, soportando de esta forma la presión producida por el fluido comprimido.

Producto del efecto que produce el acople que a su vez actúa como una tobera, el dióxido de carbono que pasa por el dispositivo de saturación obtiene un aumento de su energía cinética permitiendo que el flujo del gas a la salida del aplicador obtenga un mayor alcance y por lo tanto un mayor rango de aplicación, alcanzando una distancia de 3,5 m aproximadamente.

La formación de hielo seco producto de la saturación del dióxido de carbono varia su área de cobertura según la distancia y tiempo de aplicación en una superficie, ver Tabla 1 a continuación. En pruebas dónde se mantuvo el flujo de dióxido de carbono durante 20 segundos en forma continua sobre una superficie se alcanzó una temperatura inferior a los -80 °C.

Tabla 1 : Formación de hielo seco Respecto a la temperatura que alcanza el hielo seco se realizaron pruebas que indican esta magnitud a distintas distancias a lo largo del fluido desde la salida del aplicador del dispositivo de saturación, realizando tres medidas que se indican en la Tabla 2 y se representan en el gráfico de la FIG. 7.

Tabla 2: Temperatura del fluido a distintas distancias

Respecto a la mortalidad de plagas, se realizó pruebas en las que se incorporan varias muestras de insectos o plagas que se encuentran en los distintos lugares que necesitan un control de plagas de forma periódica. El tratamiento consiste en la aplicación de nieve carbónica saturada durante 30 segundos a lotes de 10 unidades por cada muestra, alcanzando temperaturas promedio a -74 °C en la cual se obtienen los resultados que se detallan en la Tabla 3. Tabla 3: Resultados de pruebas de mortalidad

VENTAJAS

Los resultados obtenidos de los estudios asociados del dispositivo de saturación indican que este mecanismo es una alternativa válida para la eliminación de plagas de ácaros e insectos que se encuentran en un sinfín de lugares y ambientes en los cuales las exigencias de higiene son de carácter crítico, esto debido a que el tiempo de aplicación del dióxido de carbono y la formación de nieve carbónica también conocido como nieve seca no le da al objetivo el tiempo necesario para una preparación fisiológica que permita sobrevivir a las bajas temperaturas alcanzadas, lo que genera un alto índice de mortalidad en estas especies.

Por otra parte, el aplicar este fluido para la producción de frió extremo, evita la generación de residuos tóxicos que actualmente dejan los químicos utilizados en los métodos convencionales de fumigación.

En cuanto a la temperatura que alcanza el fluido a la salida del aplicador se ha medido una temperatura extrema (mínima) de -80°C, disminuyendo en varias décimas de grados los resultados indicados por otros fabricantes.

Finalmente, los materiales para la fabricación del dispositivo suponen una ventaja dada su fácil adquisición en el mercado nacional, presentando una disminución en los costos asociados a la materia prima y por consecuencia al valor final del producto.

LISTADO DE PARTES 10 aplicador

1 1 desviador

20 extensión de aplicación

30 cámara aislante

31 extremo anterior de la cámara aislante

32 extremo posterior de la cámara aislante

33 manilla

40 acople

41 porción de salida de acople

42 porción de reducción de diámetro (de acople)

43 porción de entrada de acople

50 ducto de evacuación

60 cuerpo inyector

61 extremo obstruido (del cuerpo inyector)

62 superficie de inyección (troncocónica)

63 orificios de inyección

64 porción de sellado (del cuerpo inyector)

65 porción de acoplamiento (del cuerpo inyector)

66 extremo de entrada de flujo (del cuerpo inyector)

70 válvula reguladora (de flujo)