DESCRIPCIÓN

Objeto

La presente invención se refiere a un dispositivo desalinizador multiefecto por cambio de fase, de al menos dos trenes de efectos evaporadores condensadores y con bajo salto térmico por efecto evaporador condensador.

Estado de la técnica

Son conocidos los dispositivos desalinizadores multiefecto, MED por sus siglas en inglés, que se basan en un proceso en serie formado de etapas o efectos de evaporación-condensación bajo condiciones de vacío, usando vapor residual de una planta de energía adyacente u otra fuente de vapor como vapor inicial.

Los actuales dispositivos desalinzadores multiefecto MED comprenden una pluralidad de dispositivo de carcasa y tubos o cámaras intercambiadores de calor. Una forma de realización de una planta de Desalinización o Destilación Multiefecto MED es formada por carcasas verticales con tubos o cámaras intercambiadores de calor verticales u horizontales, condensadores en su cara interior y evaporadores en su cara exterior. En esta configuración, el vapor se condensa dentro de los tubos o cámaras y como consecuencia del intercambio térmico a través de las paredes del tubo o cámara hace posible que el agua salada, que fluye sobre el lado exterior evaporador de los tubos o cámaras, se evapore. Este vapor libre de sales pasa al siguiente efecto y calienta la parte interna de los tubos o cámaras mientras se condensa en forma de agua desalada. Se aporta nueva agua salada a menor temperatura sobre la parte exterior de estos tubos o cámaras del siguiente efecto, que se evapora. Este proceso se repite sucesivamente en una serie de efectos evaporadores condensadores, típicamente entre 8 y 13 veces.

Como se ha comentado anteriormente el dispositivo desalinizador multiefecto MED recibe energía aportada en forma de calor a partir de vapor residual proveniente de una planta de generación eléctrica por turbinas de vapor o de otra fuente de vapor, este calor es aportado al primer efecto, donde la temperatura del vapor aportado al primer efecto está por debajo de los 70°C con el fin de limitar los problemas de precipitación mineral; el salto térmico entre la temperatura del agua a evaporar y el vapor a condensar suele ser en torno a 3°C por efecto; el número de efectos suele ser entre 8 y 13 efectos evaporadores condensadores; el sistema de recuperación de calor a lo largo de la planta multiefecto combina fenómenos de evaporación-condensación súbita o flash en las cajas de flash, flash boxes, los fenómenos de evaporación-condensación súbita o flash en la entrada del agua de alimentación sobrecalentada a cada efecto y condensación de parte del vapor de cada efecto en los calentadores de alimentación, feed heater; el sumidero de calor situado después del último efecto es por condensación del vapor evaporado en el último efecto sobre unos tubos condensadores dentro de los que circula agua refrigerante de mar en una cantidad superior a la del agua de alimentación; y un ratio de recuperación, proporción entre el agua desalineada producida y el agua de alimentación aportada al primer efecto, en torno al 35%.

Un problema que presentan los dispositivos desalinizadores multiefecto MED actuales es su elevado consumo específico de energía por unidad de agua producida. El elevado consumo específico de energía de los actuales MED se debe a que: los actuales MED sólo reciclan en promedio unas 10 veces el calor latente del vapor aportado al primer efecto; es difícil añadir más de 13 efectos en un tren de efectos debido a que la temperatura inicial no debe superar los 70 ^e C para evitar problemas de precipitación mineral y debido a que a mayor número de efectos mayor será la salinidad del agua a tratar en los últimos efectos y mayor será el salto térmico impuesto por la elevación del punto de ebullición de la solución acuosa a evaporar; y el consumo por bombeo de las grandes cantidades de agua refrigerante de mar a aportar al sumidero de calor final, que se vuelve a verter al mar sin ser utilizada como agua de alimentación.

Los actuales tubos o cámaras evaporadores condensadores de los actuales efectos evaporadores condensadores de un dispositivo desalinizador multiefecto MED son intercambiadores de calor por cuya cara evaporadora fluye una solución salina a evaporar y por cuya cara condensadora fluye agua que se ha condensado. En una posición vertical de los tubos o cámaras evaporadores-condensadores, el agua a evaporar y el agua condensada fluyen formando una capa o película de agua sobre las caras evaporadora y condensadora de cada uno de los tubos o cámaras. En algunos casos se usan tubos o cámaras con las paredes corrugadas para aumentar la superficie de intercambio de calor y para crear turbulencias en los flujos descendentes de líquidos, principalmente para facilitar la convección térmica al romper la capa límite y también conseguir zonas de capas de líquido más finas en las que la resistencia a conducción al flujo de calor es menor.

En una posición horizontal de los tubos o cámaras evaporadores condensadores la solución acuosa a evaporar fluye en película por la cara exterior evaporadora mientras que el agua condensada fluye horizontalmente sobre la cara interior condensadora creando una película de agua con elevada resistencia al flujo de calor en toda la pared cubierta por el flujo de líquido.

Es conocido que la interacción de las fuerzas de cohesión y adhesión de las moléculas de agua con la superficie sólida de un recipiente producen una curvatura de la interfaz líquido vapor conocida como menisco de agua o de solución acuosa.

Asimismo, es conocido que un menisco de agua se divide en tres regiones caracterizadas por tener comportamientos muy diferentes respecto a la transmisión de calor a través de la película líquida y la fuerza de adhesión interfacial sólido-líquido. Estas tres regiones son la región de adsorción, la región de transición y la región masiva del menisco. Es conocido que el espesor de la película de agua líquida es más pequeño en la región de adsorción, pero la película líquida delgada se mantiene fuertemente adherida al sustrato sólido por las fuerzas intermoleculares entre el líquido y el sólido. En esta región de adsorción, la resistencia térmica a conducción es pequeña y la resistencia térmica interfacial es grande. En la región masiva del menisco, debido al gran espesor de la película de agua, la resistencia térmica por conducción es grande y la resistencia térmica interfacial es pequeña. En esta región masiva del menisco, la curvatura de la interfase líquido-vapor permanece casi constante. La región de transición se encuentra entre la región de adsorción y la región masiva del menisco. Esta región de transición se caracteriza por una baja resistencia térmica por conducción resultante del reducido espesor de la capa de agua y por una baja resistencia térmica interfacial. Una divulgación de referencia en esta materia es el artículo Revisión de los efectos de la topografía superficial, la química superficial y la física de fluidos sobre la evaporación en la línea de contacto, Review of the Effects of Surface Topography, Surface Chemistry, and Fluid Physics on Evaporation at the Contact Line, del que es primer autor Joel L. Plawsky, del Rensselaer Polytechnic Institute de Nueva York.

Es conocido que en el agua o la solución acuosa que está en contacto con las paredes sólidas de un recipiente se produce una curvatura de la interfaz líquido-gas por efecto de la resultante de las fuerzas de adhesión y de cohesión. Es conocido que, si las paredes son próximas entre si, la interfaz líquido vapor está curvada en toda su amplitud entre pared y pared. Es conocido que, si las paredes del recipiente están a una distancia superior a la de actuación de las fuerzas de adhesión de las moléculas de agua sobre las paredes, entonces la interfaz líquido gas es plana en la zona central entre paredes y sólo se curva en la proximidad de las paredes.

Son conocidas las bombas de calor por absorción, ABHP por sus siglas en inglés, y es conocido que se acoplan a plantas de desalineación multiefecto, generalmente denominadas ABHP MED por sus siglas en inglés. Estas plantas de desalineación ABHP MED presentan el problema del alto coste energético por las pocas veces que el calor latente se recicla a lo largo de los entre 6 a 12 efectos en que suelen presentarse estas configuraciones.

Son conocidos los eyectores de vapor acoplados a instalaciones de desalinización multiefecto de compresión térmica de vapor, generalmente denominadas TVC MED por sus siglas en inglés. Estas instalaciones TVC MED presentan el problema del alto coste energético específico por unidad de producto, por las pocas veces que el calor latente se recicla a lo largo de los pocos efectos que suelen tener estas configuraciones que disponen de menos de 13 efectos evaporadores condensadores, y debido al coste energético del vapor de mayor temperatura usado como vapor motriz del eyector.

Sumario

La presente invención se define en el apartado de Reivindicaciones.

Un dispositivo desalinizador multiefecto MED con una pluralidad de trenes de efectos de evaporación condensación, de bajo gradiente o salto térmico por efecto evaporador condensador, presenta una capacidad para multiplicar unas tres veces la actual capacidad que las plantas de desalinización o destilación multiefecto MED alcanzan a partir de un determinado flujo másico de vapor residual y utilizando un determinado flujo de agua refrigerante en el sumidero de calor.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, aprovecha como agua de alimentación una mayor proporción del flujo de agua refrigerante del sumidero de calor representado por el condensador final, reduciéndose así el gasto específico de energía de bombeo de agua de mar respecto a las actuales instalaciones desalinizadoras multiefecto MED.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, es un dispositivo desalinizador por cambio de fase que comprende al menos un intercambiador de calor que denominamos de alta densidad de regiones de transición caracterizado por estar compuesto por tubos o cámaras intercambiadores de calor en los que el agua condensada sobre la cara condensadora y la solución acuosa a evaporar sobre la cara evaporadora fluyen dentro de canales cuyas paredes se encuentran a proximidad, normalmente menos de 1mm, de forma que el flujo de agua o de solución acuosa dentro de estos canales tiene la interfaz líquido-gas curvada en toda la amplitud de pared a pared lo que permite conseguir una alta densidad de regiones de transición en la superficie de la cara evaporadora y de la cara condensadora.

Una forma de realización del intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición es usando tubos o cámaras evaporadores-condensadores con un perfil de la pared del tubo o cámara evaporador condensador que en su corte perpendicular al flujo de líquido tiene un perfil sinusoide, en diente de sierra o similar de forma que toda la interfaz líquido gas del agua o la solución acuosa que fluye dentro de microcanales en los que las fuerzas de adhesión del agua sobre la pared lateral del microcanal curva su interfaz líquido gas en todo el ancho de la interfaz líquido gas de pared a pared del microcanal.

Las medidas de los microcanales que cubren, al menos en parte, la cara evaporadora y la cara condensadora de los tubos o cámaras evaporadores condensadores de un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición dependerán de las fuerzas de adhesión y cohesión y ello, a su vez, depende de las propiedades de la solución acuosa, de las propiedades del material de la pared de tubo o cámara evaporador condensador, del ángulo de inclinación de las paredes del microcanal y de otros muchos factores como del acabado o tratamiento aplicado a las paredes del tubo o cámara evaporador-condensador con propiedades hidróf ¡las o hidrófugas.

Una forma de realización de las caras de una pared de un tubo o cámara evaporador- condensador de un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición es usando aleaciones marinas de aluminio, con un perfil de canales simétricamente alternantes, en diente de sierra o zig-zag que forma unos microcanales tanto en la cara evaporadora como en la cara condensadora de una profundidad de máximo 1 mm y una distancia entre cumbres o vértices del microcanal de máximo 1 mm.

Para conseguir un ciclo de evaporación y condensación, un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición funciona con un salto térmico o diferencia de temperatura entre la solución acuosa a evaporar en la cara evaporadora del tubo o cámara evaporador- condensador y la temperatura del vapor de agua secundario a condensar en la cara condensadora del tubo o cámara evaporador-condensador inferior o igual a 0,3°C más la elevación del punto de ebullición correspondiente a la salinidad y temperatura de la solución acuosa a evaporar. Para aguas marinas, esta diferencia de temperatura de 0,3°C más la elevación del punto de ebullición resulta en una diferencia de temperatura inferior o igual a 1°C en comparación con los 3°C que se suelen requerir en los intercambiadores de calor de los actuales dispositivos desalinizadores multiefecto MED. El resultado conseguido con el intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición es un bajo diferencial de temperatura entre la solución acuosa a evaporar y el agua dulce condensada y ello se debe a una estructura de la pared del tubo o cámara evaporador condensador en la que las fuerzas de cohesión y de adhesión de las moléculas de agua posicionan el flujo de la solución acuosa a evaporar de la cara evaporadora del tubo o cámara evaporador-condensador y posicionan el flujo de agua condensada en la cara condensadora del tubo o cámara evaporador condensador de forma que la interfaz líquido gas está curvada en toda la amplitud del flujo entre las paredes de cada microcanal y se consigue una alta densidad de regiones de transición en la superficie evaporadora y en la superficie condensadora.

El resultado de posicionar los flujos de líquido entre paredes de microcanales de forma que las fuerzas de adhesión y cohesión mantengan la curvatura de la interfaz líquido gas en toda la amplitud, de pared a pared, del microcanal es él de conseguir una alta densidad de superficie de agua en región de transición tanto en la cara evaporadora como en la cara condensadora. Para lograr una elevada densidad de regiones de transición simultáneamente tanto en la cara evaporadora como en la cara condensadora, la pared del, al menos un tubo o cámara evaporador condensador del intercambiador de calor, tiene el perfil de la sección normal tanto al flujo de solución salina a evaporar como a la del flujo de condesado, en forma simétricamente alternante en la que el menisco evaporador de la cara evaporadora queda alternativamente invertido con relación al menisco condensador de la cara condensadora y así sucesivamente a lo largo del perímetro del tubo o cámara evaporador-condensador, de manera que las distancias entre las regiones de transición de los meniscos evaporadores y de los meniscos condensadores sea mínima.

El, al menos un, intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición evaporador-condensador de cada efecto evaporador condensador se caracteriza por tener unos tubos o cámaras evaporadores-condensadores con un diseño de la pared que, en corte transversal, la pared es alternante, de forma que el menisco evaporador queda revertido, rotado 180°, formando una simetría inversa con el menisco condensador y esta estructura yuxtapone o coloca a proximidad una región de transición de un menisco evaporador con una región de transición de un menisco condensador o con una región sin agua de la cara condensadora, de forma que el flujo de energía de calor latente de condensación liberado sobre la superficie libre de agua de la cara condensadora o liberado sobre la región de transición de un menisco condensador de la cara condensadora fluye a través de la pared del tubo o cámara condensadora-evaporadora hasta la región de transición de un menisco evaporador de la cara evaporadora donde el flujo de calor se transforma, al menos en parte, en calor latente de evaporación. Este diseño de los tubos o cámaras evapores-condensadores con canales alternantes, posiciona en simetría inversa los meniscos evaporadores con los condensadores y esta estructura permite una elevada densidad de regiones de transición y permite que una región de transición del menisco evaporador quede a proximidad con una región de transición del menisco condensador y crea un pasaje de intercambio de calor latente por la pared del tubo o cámara evaporador condensador con alto flujo de calor, baja resistencia térmica y bajo gradiente de temperatura entre la solución acuosa a evaporar y el vapor que se condensa.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, utiliza una fuente de vapor residual por debajo de los 70 ^e C como la que utilizan las actuales plantas desalinizadoras multiefecto MED, si bien el consumo específico de flujo másico de vapor por unidad de agua producto se reduce hasta a ser de un tercio del consumo específico de flujo másico de vapor externo de las actuales plantas desalinizadoras MED.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende al menos dos trenes de n efectos evaporadores condensadores y con al menos un intercambiador de calor sensible de soluciones acuosas entre dos trenes sucesivos.

En una realización, el dispositivo desalinizador multiefecto multitren MEMTD, con un vapor entrante en el primer efecto por debajo de 70°C y un vapor en torno a 37°3 condensándose en el sumidero de calor final, está formado por tres trenes de 10 efectos evaporadores condensadores cada tren, con una diferencia de temperatura entre el agua a evaporar y el vapor a condensar inferior a 1°C por efecto evaporador condensador y con, al menos, un intercambiador de calor sensible entre dos trenes de efectos sucesivos y con una merma de intercambio de calor sensible inferior a 2°C,y esta realización permite multiplicar la producción de agua producto que produce una planta MED actual por unidad de energía aportada al sistema en forma de vapor residual aportado al primer efecto y de agua de mar refrigerante bombeada al sumidero de calor del último efecto.

La configuración de un dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, de al menos dos trenes de efectos evaporadores condensadores con un intercambiador de calor sensible entre dos trenes sucesivos de efectos de evaporación-condensación permite reciclar el calor latente y permite mantener a un nivel óptimo el nivel de salinidad del agua de alimentación en cada efecto, aunque el número de efectos total de la planta sea de 30 efectos evaporadores condensadores. En el, al menos un, intercambiador de calor sensible entre dos trenes sucesivos de n efectos evaporadores condensadores el flujo de salmuera saliente del último efecto evaporador condensador del tren precedente intercambia el calor sensible con un flujo de nueva agua de alimentación que se aporta al primer efecto evaporador condensador del siguiente tren. La pérdida de temperatura entre la temperatura del flujo entrante de salmuera del último efecto evaporador condensador del tren precedente y la temperatura del flujo saliente de la nueva agua de alimentación aportada al primer efecto evaporador condensador del tren siguiente será menor cuanto mayor sea la superficie de intercambio en el intercambiador de calor sensible y mejor serán sus propiedades de transferencia de calor, siendo una diferencia de temperatura inferior a 2°C.

En otra realización, el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, se acopla a un compresor de vapor por bomba de calor por absorción, AB MEMTD. Con ello se aumenta la cantidad de agua producida, a cambio de utilizar vapor residual de más exergía, pero con un resultado total final de un menor consumo específico de energía por unidad de producto.

En otra realización, el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, se acopla a un compresor térmico de vapor por eyector, TVC MEMTD. Con ello se aumenta la cantidad de agua producida, hasta el doble de producto por unidad másica de vapor aportado a un MEMTD sin TVC, a cambio de utilizar vapor residual de mayor exergía, pero con un resultado total final de un menor consumo específico de energía por unidad de producto.

Teniendo en cuenta que el consumo per cápita de electricidad se sitúa entre 13 y 30 kWh/día y teniendo en cuenta que el vapor residual de una turbina eléctrica de vapor, ya sea de una central nuclear, de combustión de hidrocarburo o solar concentrada se sitúa en torno a 1 kg/kWh de electricidad producida, resulta que con los 13 a 30 kg/día de vapor residual per cápita, con el acoplamiento de una planta de desalinización multiefecto multitren, MEMTD, se pueden generar entre 390 y 900 l/día de agua desalinizada por persona que consume electricidad generada con turbina de vapor, satisfaciendo ampliamente las necesidades de agua potable per cápita a un bajo coste específico de energía. En caso de acoplamiento, con una planta AB MEMTD o con una planta TVC MEMTD, se generan entre 780 y 1 .800 l/día de agua desalinizada por persona que consume electricidad generada por turbina de vapor.

Breve descripción de las figuras

Una explicación más detallada de la invención se da en la descripción que sigue y que se basa en las figuras adjuntas:

La Figura 1 muestra en un esquema en corte longitudinal las tres regiones de un menisco evaporador a proximidad de las tres regiones de un menisco condensador y se destacan las propiedades del flujo de calor desde una región de transición condensadora a una región de transición evaporadora, situadas a proximidad,

La Figura 2 muestra en un esquema en corte longitudinal las tres regiones de un menisco evaporador a proximidad de las tres regiones de un menisco condensador y se destacan las propiedades del flujo de calor desde una región de transición condensadora y desde una zona libre de agua de la cara condensadora a una región de transición evaporadora, situadas a proximidad, La Figura 3 muestra en un esquema de un dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, formado por tres trenes de efectos evaporadores condensadores y sus intercambiadores de calor sensible entre trenes,

La Figura 4 muestra en un esquema de un dispositivo desalinizador multiefecto multitren acoplado a un compresor por bomba de calor por absorción, ABHP MEMTD,

La Figura 5 muestra en un esquema de un dispositivo desalinizador multiefecto multitren acoplado a un compresor térmico de vapor, TVC MEMTD, y

La Figura 6 muestra en un esquema un corte transversal, perpendicular al flujo de solución acuosa de la cara evaporadora y de agua de la cara condensadora, de una sección de la pared de un tubo o cámara evaporador-condensador de un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición, con un diseño de la pared del tubo o de la cámara evaporador-condensador en forma alternante en que un menisco evaporador queda capiculado, rotado unos 180°, en simetría inversa con relación a cada uno de los dos meniscos condensadores adjuntos y la proximidad de las paredes de los microcanales de la cara evaporadora y de la cara condensadora consigue la curvatura de la interfaz líquido gas, en toda la amplitud del microcanal de pared a pared, del flujo de agua de la cara condensadora y del flujo de solución acuosa de la pared evaporadora consiguiendo una alta densidad de regiones de transición en la superficie de la cara evaporadora y de la cara condensadora y consiguiendo una alta densidad de zonas de alto flujo de calor desde la cara evaporadora a la cara condensadora que resultan en un elevado coeficiente de transferencia de calor latente del intercambiador de calor latente, por unidad de superficie y grado Kelvin de diferencia de temperatura.

Descripción detallada

Un dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende al menos dos trenes de cámaras o efectos sucesivos de evaporación-condensación donde cada efecto evaporador condensador comprende, a su vez, al menos un intercambiador de calor que denominamos de alta densidad de regiones de transición y dos trenes sucesivos están interconectados térmicamente entre sí por un intercambiador de calor sensible.

En relación ahora con la Figura 1 donde se muestra una curvatura de la interfaz líquido gas o un menisco líquido de solución acuosa a desalinizar en una cara evaporadora del, al menos un, intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición que se divide en tres regiones: la región de adsorción 3 donde la película líquida delgada se mantiene fuertemente adherida al sustrato sólido 60 por las fuerzas intermoleculares entre el líquido y el sólido, en esta región de adsorción 3 la resistencia térmica por conducción es pequeña y la resistencia térmica interfacial es grande de forma que la evaporación es casi inexistente en esta región de adsorción 3, la región masiva 5 del menisco con una gran resistencia térmica por conducción térmica debida al grosor de la capa de agua y en la que la resistencia interfacial térmica es pequeña, y la región de transición 4 que se caracteriza por tener la menor resistencia térmica agregada y permitir el mayor flujo Q de calor por unidad de superficie.

En relación con la Figura 1 , donde también se muestra una curvatura de la interfaz líquido gas o un menisco de agua condensada sobre la cara condensadora del intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición que se divide en tres regiones: la región de adsorción 55, la región masiva 57 del menisco y la región de transición 56. Al colocar a proximidad las regiones de transición 4 y 56, a ambos lados de la pared 60 del tubo o cámara evaporadora-condensadora de un tubo o cámara evaporador condensador de un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición, se consigue un pasaje de intercambio de flujo Q de calor por el que el calor latente liberado por el vapor 58 condensado sobre la región de transición 56 condensadora fluye con una baja resistencia térmica y con un bajo gradiente térmico hacia la región de transición 4 evaporadora donde la energía O es absorbida, al menos en parte, como calor latente de evaporación para el vapor 59 evaporado desde la cara evaporadora.

Como se muestra en la Figura 2, en la cara evaporadora puede haber zonas libres de agua donde el vapor 61 se condensa directamente sobre la cara condensadora de la pared 60 de un tubo o cámara evaporador-condensador. Estas zonas libres de agua se producen por diseño de la cara condensadora con zonas parcialmente recubiertas de una capa hidrófuga que repele rápidamente las gotas que se forman por condensación, también se producen como resultado de efectos de oscilaciones dinámicas libres o forzadas en el flujo del agua condensada dentro de la estructura condensadora y también se producen por diseño de los microcanales con una profundidad superior a la altura del flujo de agua condensada.

La proximidad de las regiones de transición evaporadora con regiones de transición condensadoras y con zonas sin agua de la cara condensadora crea vías de alto flujo de calor Q ₁ , C ₂ y baja resistencia térmica. Una alta densidad de regiones de transición en la cara condensadora y en la cara evaporadora consiguen un alto coeficiente de transferencia de calor por unidad de superficie y unidad de gradiente de temperatura, lo cual permite operar con bajos diferenciales de temperatura en cada efecto evaporador-condensador. Asimismo, el diseño de la superficie condensadora con microcanales asegura el drenaje pasivo ordenado del agua condensada por capilaridad dentro de los microcanales, asegurando la existencia de superficies libres de películas de agua térmicamente aislantes. La Figura 6, muestra de forma esquemática un corte transversal, perpendicular al flujo de solución acuosa de la cara evaporadora y del flujo de agua condensada sobre la cara condensadora, de un segmento de pared 62 de un tubo o una cámara evaporador- condensador de un intercambiador de calor de alta densidad de regiones de transición que muestra el perfil curvado de la interfaz líquido gas del flujo de solución salina 63 a evaporar que fluye dentro de un microcanal de la cara evaporadora, con curvatura de la interfaz líquido gas en toda la amplitud de para a pared del microcanal, y el perfil curvado de la interfaz líquido gas del flujo de agua 64 condensada que fluye dentro de un microcanal de la cara condensadora, con curvatura de la interfaz líquido gas en toda la amplitud de pared a pared del microcanal. La curvatura de la interfaz líquido-gas a lo ancho de los microcanales que cubren, al menos en parte, la cara evaporadora y por los que fluye la solución salina a evaporar 63 logra una alta densidad de regiones de transición 4 en la curvatura de la interfaz líquido-vapor de la solución salina a desalinizar y con la consiguiente alta densidad de zonas con un elevado flujo de calor latente de evaporación que absorbe el vapor evaporado 59. La curvatura de la interfaz líquido-gas a lo ancho los microcanales que cubren, al menos en parte, la cara condensadora y por los que fluye el agua condensada 64 logra una alta densidad de regiones de transición 46 en la curvatura de la interfaz líquido-vapor del agua condensada y con la consiguiente alta densidad de zonas con un elevado flujo de calor latente de condensación 58.

La forma sinusoidal de la pared 62 permite alternar en inversiones sucesivas, con rotaciones de 180 ^e , un menisco evaporador 63 y un menisco condensador 64 en simetría inversa, de forma que la región de transición condensadora 56 de un menisco condensador 64 en donde se produce la condensación liberando calor latente de condensación del vapor 58 con un mayor flujo de energía por unidad de superficie, queda a proximidad de una región de transición evaporadora 4 de un menisco evaporador 63 absorbiendo calor latente de evaporación para el vapor evaporado 59 con un mayor flujo de energía absorbida por unidad de superficie. La elevada densidad de regiones de transición que se producen en esta estructura alternante de microcanales evaporadores y microcanales condensadores u otra estructura en diente de sierra, zigzag o similar permiten conseguir una alta densidad de trayectos de alto flujo Qi de energía en forma de calor latente liberado en la región de transición condensadora 56 o y una alta densidad de trayectos de alto flujo Q2 de energía en forma de calor latente liberado en una superficie libre de agua de la cara condensadora sobre la que se condensa vapor 61 , que fluyen hasta la región de transición 4 evaporadora de la cara evaporadora donde la energía es absorbida en forma de calor latente de evaporación 59. Una forma de realización de los tubos o cámaras intercambiadores de calor latente evaporador-condensador con pared 62 sinusoidal, en zigzag, diente de sierra o similar es por extrusión de aleaciones de aluminio o por estampado formando unos microcanales de I mm de profundidad y de 1 mm de ancho de cumbre a cumbre de cada microcanal. La profundidad mayor o igual a I mm permite gestionar mayores caudales y permite tubos o cámaras evaporadores condensadores de mayor longitud. La profundidad de los mircrocanales menor a 1 mm, reduce del ancho de cada canal y, en consecuencia, aumenta el número de canales por unidad de perímetro del tubo o cámara evaporador condensador y aumenta la densidad de regiones de transición por unidad de superficie de tubo o cámara evaporador condensador. Para anchos del microcanal superiores a 1 mm, a medida que se aumenta el ancho de los microcanales aparecen zonas planas, sin curvatura, de la interfaz liquido vapor, se reduce la densidad de regiones de transición y se reduce la eficiencia del intercambiador de calor. En estas zonas planas de la interfaz líquido vapor la transmisión de calor latente tanto de evaporación como de condensación es muy poco eficiente lo que penaliza la eficiencia del intercambiador de calor latente. La forma sinusoidal se modifica con un perfil de extremos en ángulo, creando una forma en zigzag, o con extremos planos, creando una forma almenada, en lugar de extremos redondeados de la forma sinusoidal.

La elevada densidad de regiones de transición es inalcanzable con los actuales tubos o cámaras evaporadores-condensadores de doble estriado, double flutted, diseñados para crear turbulencia en los flujos de agua descendentes dado que en estos tubos se formarían amplias zonas de interfaz líquido gas plana, y es inalcanzable con tubos estriados o ranurados en una sola cara.

Como se ¡lustra en la Figura 3, una forma de realización del dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende una disposición de carcasas verticales, con tubos o cámaras intercambiadores verticales con la cara evaporadora interior y la cara condensadora exterior.

En otra realización el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD las carcasas son horizontales con tubos o cámaras horizontales con la cara evaporadora interior y cara condensadora exterior.

En otra realización el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD las carcasas horizontales o verticales, comprenden cámaras o tubos intercambiadores de calor con la cara evaporadora exterior y la cara condensadora interior.

En cada efecto evaporador condensador hay, al menos, un intercambiador de calor de elevada densidad de regiones de transición. Como se ¡lustra en la Figura 3, una forma de realización del dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende tres trenes de efectos: a, b y c, y cada dos trenes de efectos consecutivos están conectados por un intercambiador de calor sensible 6.

En otra realización, el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, incorpora dispositivos de los MED tradicionales para la transferencia de calor entre fluidos: calentador de alimentación, feed heater, de intercambio de calor entre el vapor liberado y el flujo de agua de alimentación, caja flash, flash box, de generación de vapor al reducir la temperatura del condensado y flash de entrada del líquido de alimentación sobrecalentado en cada efecto.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende al menos un intercambiador de calor sensible 6 al final de cada tren excepto en el caso del último tren, c, en el que el último efecto evaporador condensador n _c se conecta con el condensador final 7. El, al menos un, intercambiador de calor sensible 6 entre dos trenes de efectos evaporadores condensadores intercambia el calor sensible del flujo saliente de salmuera 18 del último efecto n _a y nb del tren de efectos precedente que después de pasar por el intercambiador de calor sensible se retorna 19 al medioambiente, con un flujo entrante de agua de mar precalentada 20 procedente del condensador final 7 y que tras pasar por el, al menos un, intercambiador de calor sensible 6 se aporta como agua de alimentación 21 al primer efecto del siguiente tren de efectos 1 _b y 1 _c a una temperatura que es, por lo menos, igual a la temperatura de la salmuera 18 del último efecto n _a , n _b , del tren precedente menos 2°C.

La sucesión de trenes de efectos conectados con intercambiadores de calor sensible permite en esta configuración colocar hasta 30 efectos colocados en tres trenes de 10 efectos evaporadores condensadores en cada tren, entre la fuente de vapor residual 8 a menos de 70°C y el condensador final 7 que suele trabajar a una temperatura en torno a los 37°C, de forma que el ratio de recuperación, relación entre la masa de agua producida y la masa de agua de alimentación, se mantiene en los niveles tradicionales de los MED en torno al 35%, se consigue reciclar la mayor parte del calor sensible entre dos trenes de efectos y se recicla el 100% del calor latente entre dos trenes de efectos, lo cual permite reducir a 1/3 el consumo específico de energía aportada en forma de calor al sistema por unidad de agua producida, en comparación con los MED actuales.

El primer efecto del primer tren 1 _a recibe el flujo de vapor residual 8 de una planta de generación de electricidad mediante turbinas de vapor o de una instalación generadora de vapor, a una temperatura inferior a 70°C para evitar precipitaciones minerales en la cara evaporadora y retorna el agua condensada 9 a la planta de generación para generar nuevo vapor, como sucede con los MED actuales. La salida del vapor 10 generado en el primer efecto y la salida de la salmuera 12 generada en el primer efecto se gestionan como en los actuales MED con los correspondientes procesos de reciclado de calor.

Los siguientes efectos, 2 a n-1 , de cada tren de efectos reciben el vapor de agua 16 desde la salida del efecto precedente 10, reciben la salmuera 12 del efecto precedente que se usa como agua de alimentación 13, se les extrae agua producto 17y salmuera 14 y el nuevo vapor 15 se aporta al condensador del siguiente efecto evaporador condensador, como en un dispositivo MED tradicional.

La salida del vapor 22 del último efecto n _c del último tren c de efectos se conecta a un condensador final o sumidero de calor 7 en el que el vapor 22 del último efecto n _c del último tren cde efectos se condensa contra unos tubos o cámaras intercambiadoras de calor dentro de los que fluye agua refrigerante de mar 23 a temperatura ambiente. El agua de mar refrigerante 24 sale del condensador 7 a mayor temperatura que la ambiente y es distribuida, al menos en parte, como agua de alimentación a los tres trenes a, b y c de efectos. Es posible aportar más agua 23 al condensador final 7 que la que requieren los tres trenes de efectos evaporadores condensadores como agua de alimentación para ahorrar CAPEX del condensador final, pero entonces el coste de bombeo del agua 23 es mayor y disminuye la eficiencia energética de la planta.

El dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, en una configuración de tres trenes de efectos y de diez efectos evaporadores condensadores por tren recicla el calor latente entre efectos evaporadores condensadores de un tren, recicla el calor sensible entre dos trenes consecutivos de efectos, recicla como agua de alimentación de los tres trenes de efectos hasta toda el agua de refrigeración 23 aportada al condensador final 7, trabaja con ratios de recuperación al mismo nivel que los MED actuales, usa todo el conocimiento actual en reciclado del calor entre los fluidos del MED, reduce hasta a un tercio el consumo específico de calor por unidad de agua producida, reduce en torno a un tercio el consumo específico de electricidad por unidad de agua producto para el bombeo de líquido de refrigeración del condensador final y desaliniza agua de mar de 40.000ppm con un consumo de electricidad menor a 1 ,2kWh/m ³ de producto y reciclando vapor residual a 70 ^fi C de una planta de generación eléctrica por turbina de vapor que sin el acoplamiento de la desalinizadora MEMTD debería expulsar el vapor a la atmósfera a una temperatura superior a 100 ^e C con la correspondiente pérdida de exergía.

Como se ¡lustra en la Figura 4, alternativamente el dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende tres trenes de efectos: a, b y c, conectados por dos intercambiadores de calor sensible 6 y acoplados a, al menos, una bomba de calor por absorción ABHP creando un dispositivo desalinizador multiefecto multitren de bomba de absorción ABHP MEMTD, por sus siglas en inglés. Una fracción de vapor 25 de hasta el 50% del vapor evaporado 22 en el último efecto n _c del último tren c se aporta 26 dentro de la carcasa del, al menos, un absorbedor 27 de la bomba de calor por absorción, donde hidrata una solución acuosa de bromuro de litio 31 aportada dentro de la carcasa del, al menos, un absorbedor 27 de la bomba de calor por absorción. Este proceso de absorción libera energía proveniente de la condensación del vapor aportado 26 que es absorbida por el agua condensada 30 del primer efecto 1 _a del primer tren a al circular dentro de tubos intercambiadores de calor 28 dentro del absorbedor 27 que se evapora generando vapor 29 y que se aporta al primer efecto 1 _a del primer tren a. La solución hidratada de bromuro de litio 32 se extrae del absorbedor 27 mediante un tubo de salida 33 conectado a una bomba 34 que impulsa la solución hidratada de bromuro de litio a través de, al menos, un intercambiador de calor sensible 35 donde la solución hidratada de bromuro de litio 32 absorbe calor sensible de la solución deshidratada 40 que a través de un tubo de desagüe 41 sale del, al menos un, generador 42 de la bomba de calor por absorción. La solución acuosa de bromuro de litio, hidratada y calentada a través del intercambiador de calor sensible 35. Se aporta la solución de litio 37 sobre los tubos condensadores evaporadores 38 del, al menos un, generador 42. Dentro de los tubos condensadoes evaporadores 38 se condensa vapor 36 residual aportado a unos 100 ^e C desde la planta de generación eléctrica por turbinas de vapor y el concentrado se devuelve a la planta de generación eléctrica para generar más vapor. La solución de bromuro de litio 37 desprende vapor que se canaliza 39 como vapor para el primer efecto 1 _a del primer tren a. Esta configuración ABHP MEMTD de tres trenes de diez efectos evaporadores condensadores acoplados a una bomba de calor por absorción permite conseguir un caudal másico de agua producto de hasta sesenta veces el caudal másico de vapor 36 externo aportado a planta de desalinización.

Como se ¡lustra en la Figura 5, otra forma de realización del dispositivo desalinizador multiefecto multitren, MEMTD, comprende tres trenes de efectos: a, by c, conectados por dos intercambiadores de calor sensible 6 y acoplados a, al menos, un compresor de vapor eyector 45, creando un dispositivo desalinizador mulitefecto multipren de compresión térmica de vapor TVC MEMTD, por sus siglas en inglés. Una fracción de vapor 25 de hasta el 50% del vapor evaporado 22 en el último efecto n _c del último tren c se aporta 44 como vapor succionado a, al menos, un eyector 45 al que se aporta vapor motriz 43 exterior y el eyector genera vapor resultante 46 a la temperatura y presión del primer efecto 1 _a del primer tren a. En otra forma de realización de un dispositivo desalinizador multiefecto multitren con compresión térmica de vapor TVC MEMTD comprende más de un eyector al final de cada tren o colocado entre efectos de un tren.

La configuración TVC MEMTD de tres trenes de diez efectos evaporadores condensadores acoplados a, al menos, un eyector de vapor 45 permite conseguir una masa de agua producto de hasta sesenta veces la masa de vapor 43 externo aportada a planta de desalineación como vapor motriz del eyector.