CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona en general con un nuevo equipo sanitario seco y más particularmente se refiere a un mueble sanitario que separa las excretas de la orina, y más especialmente a un novedoso sistema alternativo para el manejo de residuos orgánicos humanos en el medio urbano, el cual maneja las excretas en seco y separadas de la orina, y se instala en el interior de las viviendas. Puede ser también instalado en viviendas rurales y suburbanas. Este sistema evita el uso de agua limpia para la gestión de las heces humanas, así como la creación de focos de contaminación ambiental asociados con su mal manejo, los cuales son vehículos para la propagación de enfermedades gastrointestinales, y permite que las excretas humanas se reintegren a los ciclos de la naturaleza o sean aprovechadas como abono orgánico libre de patógenos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Desde hace miles de años, el manejo adecuado de los desechos orgánicos de las personas ha sido uno de los temas esenciales para alcanzar el bienestar en las comunidades humanas, sobre todo a partir de la aparición de poblados y de concentraciones humanas de gran tamaño, en donde estos desechos se producen en grandes cantidades, en un espacio de terreno relativamente reducido.

Ante esta situación, una de las soluciones más utilizadas por las civilizaciones occidentales ha sido el empleo de agua para alejar estos desechos de la vivienda y transportarlos a sitios donde no molesten a las personas. Fue a partir del siglo XIX cuando esta forma de manejar las excretas se difundió ampliamente, gracias al diseño del inodoro de agua, el cual hace muy sencilla la descarga de las excretas al drenaje urbano para su acarreo.

Para apreciar la importancia que este sistema reviste en una ciudad occidental moderna, basta reconocer que el drenaje es considerado uno de los principales servicios urbanos actuales, probablemente tanto como la distribución domiciliaria de agua. En una primera impresión esta parece ser una forma higiénica de deshacerse de estos residuos, pues desaparecen de inmediato de la vista y gracias al sello de agua del inodoro convencional, la vivienda se mantiene libre de olores desagradables. Además, los desechos se desplazan a kilómetros de donde son producidos, lo cual aleja aún más cualquier molestia que pudieran causar al habitante del medio urbano.

Sin embargo, con frecuencia, las consecuencias negativas de los modelos de urbanización no se presentan de inmediato, sino de manera paulatina y creciente y en ocasiones alcanzan dimensiones que van más allá de lo previsible, e implican daños ambientales y humanos incalculables y difíciles de reparar; en el caso del drenaje, estas consecuencias se presentaron primero en los ríos a donde eran conducidas (y en muchas ocasiones aún lo son) las aguas residuales negras producidas en las ciudades, así como en las poblaciones cercanas a los sitios de descarga, en donde los olores son insoportables para sus habitantes. Estos malos olores, por cierto, aún están presentes en muchas colonias urbanas en donde el drenaje no funciona adecuadamente y deja escapar los gases que se generan en las aguas negras que acarrean.

Ante esta situación la alternativa fue la instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales, para quitar al agua las sustancias contaminantes y devolverle las condiciones de su estado silvestre. Estas plantas, sin embargo, tienen costos enormes, tanto de construcción como operación y mantenimiento, y están expuestas a una gran corrosión, causada por los residuos que acarrea el agua del drenaje urbano, por lo que con frecuencia no funcionan correctamente. Por otro lado, el acelerado incremento de la población hace que su capacidad sea rápidamente rebasada y como consecuencia en muchos casos la calidad de las aguas tratadas no reúnen los requisitos para el consumo humano, ni siquiera para el riego de cultivos. En el sistema convencional de tratamiento de aguas negras, se deja de lado una de las principales características de los residuos orgánicos humanos, los cuales son ricos en compuestos orgánicos que pueden reportar gran utilidad para muchos cultivos, igual que los de todos los animales. Con un tratamiento adecuado que acabe con los gérmenes patógenos presentes en ellos, se transforman en un magnífico abono que puede ayudar a la producción de muchas plantas y árboles, beneficiosos tanto para el ambiente como para el hombre.

Como antecedentes más notables se menciona que en Suecia, en la década de 1930, se creó el primer sistema moderno que no utiliza agua para el tratamiento de estos residuos, al que le siguieron otros similares en otras partes del mundo, como E. U. A. o India. Sin embargo, la innovación más importante la introdujo un médico vietnamita en la década de 1950, cuando diseño un sistema seco para el manejo de residuos orgánicos destinado al medio rural de su país. Este dispositivo fue conocido en todo el mundo bajo el nombre de letrina vietnamita.

Finalmente, se menciona una taza separadora de orina con forma similar al inodoro de agua, diseñada en México a principios de 1990, para ser usada en el sanitario ecológico seco, nombre con el que se conoce a un baño que utiliza los mismos principios que la letrina vietnamita y esta taza, para hacer evidente que se trata de un sistema más limpio y cómodo que la letrina rural.

Actualmente existe una gran variedad de sanitarios que no usan agua, los cuales son utilizados en muchos países del mundo y sus diseños responden a las condiciones locales o a la idiosincrasia prevaleciente en cada lugar, sin embargo, NINGUNO de estos sistema conocidos ha sido planteado con el propósito de sustituir el sistema convencional WC-drenaje en un ambiente completamente urbanizado, con el fin de llevar al mínimo, o incluso suprimir del todo el uso de agua para el acarreo de excretas en las ciudades. USOS, OBJETOS Y VENTAJAS DE LA INVENCIÓN

Básicamente la invención se refiere a una instalación sanitaria de inodoro para la gestión de residuos orgánicos humanos que no utiliza agua, un elemento tan importante en estos tiempos, en donde estos residuos se transforman en abono orgánico libre de patógenos, el cual puede ser aprovechado para cultivos o reintegrado al suelo para contribuir a su riqueza orgánica, y que además evita la propagación de enfermedades gastrointestinales. Dentro de la invención se presenta un nuevo sistema, el cual utiliza un mueble que separa las excretas de la orina, lo que permite darle un tratamiento diferenciado y específico a cada uno de estos compuestos. Este sanitario puede ser instalado en cualquier casa, ya sea urbana, semiurbana o rural, por lo cual disminuye el consumo de agua potable incluso en las ciudades; este sanitario evita la generación de aguas negras en cualquier vivienda donde se instale; el sistema no requiere instalaciones adicionales especiales para operar correctamente, y su instalación es más simple que las utilizadas actualmente para el sanitario convencional de agua.

Otro objeto de la invención es regresar la materia fecal humana al ciclo de la naturaleza, pues se trata de un compuesto rico en substancias orgánicas que enriquecen el suelo y favorecen el crecimiento de las plantas, para lo cual esta invención permite obtener abono orgánico a partir de la mezcla de excretas y tierra libre de patógenos, la cual puede ser usada como abono o reintegrada al suelo, en donde contribuye a su riqueza y ayuda a su conservación.

Un objeto más de la invención es lograr la gestión completa de las excretas, la cual incluye su captación, almacenamiento, transformación en abono orgánico y eliminación de patógenos, en el mismo sitio donde está instalado el sanitario, sin que haya necesidad de mover alguno de los componentes, sino únicamente retirar del mueble el abono orgánico cuando está listo para ser aplicado a la tierra o a las plantas. Además se tiene la opción de decidir entre desechar la orina al drenaje común, o aprovecharla también para el enriquecimiento del suelo y la fertilización de cultivos. Todo lo anterior, sin modificar los hábitos del usuario y sin que entre en contacto visual u olfativo con las heces de usuarios anteriores, sino facilitando las acciones que realiza normalmente al ir al baño a defecar y orinar, pues se trata de un dispositivo automático, moderno de diseño atractivo, el cual puede ser instalado en un cuarto de baño en donde se encuentre actualmente un inodoro de agua convencional.

Por lo tanto, este sanitario disminuye el consumo de agua potable doméstica, y no requiere instalaciones adicionales especiales para operar correctamente, sino que usa instalaciones más simples que las utilizadas actualmente por un inodoro convencional de agua. Gracias a esto, esta invención facilita el tratamiento de las aguas residuales domésticas, pues ya no son aguas negras, sino únicamente grises, lo cual hace más sencillo y barato este proceso.

Otro objeto de la invención es contar con un sanitario seco autónomo en sus funciones, que evite en la mayor medida posible errores del usuario, para que realice estas funciones con el mínimo efecto contaminante sobre el ambiente y con un bajo consumo eléctrico, para lo cual cuenta con una fuente autónoma de generación de electricidad. Sin embargo, el dispositivo puede conectarse a la red eléctrica, para que no deje de funcionar aún cuando su propio generador no aporte la electricidad suficiente para ello.

Otro objeto más de la invención es contar con un sanitario seco que esté disponible para ser usado en todo momento, por lo cual su diseño permite que no se interrumpa su disponibilidad aún cuando estén en marcha los procesos de transformación de excretas en abono orgánico y de destrucción de los organismos patógenos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN:

En su realización preferida se trata de una instalación sanitaria que comprende: por el frente una taza sanitaria abatible, la cual actúa como captador de orina y asiento del sanitario, y puede ser girada hacia arriba; un muro falso localizado a espaldas de la taza, donde esta va empotrada y detrás del cual están los dispositivo del sanitario; un receptor móvil de heces, el cual deja en su parte anterior un espacio para recibir la orina y conducirla al captador de orina; una trituradora-mezcladora de heces-tierra, colocada adentro del receptor de heces, la cual consiste de dos juegos de cuchilla giratorias que mezclan la tierra con las excretas antes de dejarlas caer al depósito de composta; un depósito para tierra seca y cribada, colocado atrás del muro falso, arriba de la taza, el cual cuenta en su parte inferior con un dosificador de tierra y otro de sustancia natural antiadherente; un depósito para compostaje de la mezcla de tierra y excretas, localizado en la parte posterior e inferior, atrás del muro falso, este depósito incluye un cartucho en donde se acumula la composta madura, dentro del cual puede esterilizarse el abono resultante, para acabar con todos los organismos patógenos presentes en las excretas, así como un dispositivo para girar el cartucho y de esta manera mover la pila de composta para incrementar la circulación de aire en su interior.

El sanitario cuenta con un sistema de ventilación que garantiza que la transformación de las heces en abono se realice por procesos aeróbicos, para evitar la generación de los gases propios de la descomposición anaeróbica. Cuenta además con dos pequeñas compuertas para regular el flujo de luz visible, las cuales pueden permanecer cerradas, abiertas o en una posición intermedia, de acuerdo con la necesidad de luz en el interior del depósito para compostaje.

Sensores del sanitario monitorean las condiciones del proceso de compostaje de las heces y del sanitario en general, y su micro-controlador electrónico recibe la información de los sensores, la analiza, y organiza las tareas que el sanitario debe realizar para optimizar su funcionamiento. Gracias a los sensores y actuadores que se proporcionan, el sanitario realiza de manera automática las rutinas previamente programadas sin que el usuario intervenga en las mismas. Asimismo el sanitario incluye una interfaz que ofrece toda la información sobre su estado, así como las instrucciones necesarias para las tareas de limpieza y mantenimiento.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Y MEJOR MANERA DE LLEVARLA A CABO.

En seguida se pasara hacer una descripción detallada de la invención dada solamente a titulo de ejemplo no limitativo, ya que a la vista de los dibujos y descripción que se acompañan se pueden ocurrir diferentes modalidades sin por ello contemplar otra invención, ya que esta se debe contemplar en su sentido más amplio y no limitativo, como por ejemplo se pueden utilizar diferentes materiales utilitariamente análogos, diferentes dimensiones y eventualmente colores.

La descripción se hará en relación con las figuras que se acompañan, en las cuales se utilizan iguales números de referencia para señalar las partes que correspondan. En los dibujos.

Las figuras 1A y 1 B, muestra en perspectivas convencionales, por el frente y por detrás, respectivamente, un sanitario seco compostero auto-contenido, realizado de conformidad con la presente invención.

La figura 2, es una vista en corte vertical lateral, en su posición de reposo (no uso), del sanitario de las figuras 1A y 1 B anteriores, con la tapa del asiento cerrada. La figura 3, es una vista similar a la figura 2, pero con el sanitario en el momento de uso para defecar, con la tapa abierta y la trituradora-mezcladora en posición de recibir las heces. La figura 4, muestra despiezada la trituradora-mezcladora de los desechos utilizada en el sanitario seco compostero mecatrónico autocontenido. La figura 5, ilustra el sistema de mantenimiento con sus elementos y taza girada parcialmente hacia arriba.

La figura 6, muestra las partes que forman el depósito de almacenamiento de tierra.

La figura 7, ilustra la colocación del sanitario en un muro falso, por el frente la taza y por atrás los dispositivo de accionamiento encerrados.

La figura 8, muestra en perspectiva por el frente, el panel de control para el usuario.

La figura 9, muestra en detalle, el panel de control para el usuario mostrado en la figura 8; y La figura 10, muestra el sanitario con su taza abatida, es decir girada hacia arriba contra el muro falso.

Haciendo referencia a las figuras, y en especial a las figuras 1A y 1 B, se muestra el mueble sanitario completo con sus partes de accionamiento ocultas, y comprende: una taza (1) con su asiento (2) con tapa (3) en la parte del frente, en la parte posterior superior un depósito (4) para tierra seca, y un segundo depósito (5) para el compostaje de la mezcla de excretas y tierra en la parte posterior inferior; se muestra también un panel (6) de control, la puerta del depósito de tierra seca (7) y un tubo (8) de ventilación que garantiza el proceso aeróbico de la transformación de las heces en abono. Ahora, con referencia a las figuras 2 y 3, se muestra además un sensor (9) de presencia (fig 3) colocado sobre la tapa (3), la trituradora-mezcladora (10) de los desechos, el separador (1 ) de orina, y las cuchillas (12). La trituradora-mezcladora (10) de la figura 4, consta de los siguientes elementos: por ambos extremos, un marco (13) de soporte de los cilindros (14) de la trituradora, por un extremo un marco (15) de cierre móvil, las cuchillas (16) soportadas por un eje (no ilustrado), y las membranas (17) para limpiar las cuchillas. Se incluyen además una cuña (18) limpiadora del cilindro, un cojinete (19) guía, y un husillo (20) para el cierre de la bandeja que se forma con este sistema. Además se muestra en detalle el separador (11) de orina, con lo cual se completa la trituradora-mezcladora (10)

Debajo del depósito (5) para compostaje se encuentra el cartucho (21) de salida (fig 5), que lleva hacia el frente con sus asas de maniobra (22) y el mueble lleva un soporte (23) en su parte intermedia; estos elementos sirven para dar el mantenimiento al sanitario.

En la figura 6, se muestra el depósito (4) de tierra seca con su puerta (7), un despachador (24) de tierra, el depósito (5) para compostaje con su dosificador (25) de sustancia natural antiadherente, y los sujetadores (26) de la puerta (7) del depósito de tierra seca.

La figura 7, muestra en una vista lateral, la colocación del sanitario en el muro (27) falso, y en la figura 10 se muestra la taza en perspectiva, girada hacia arriba contra el muro (27) falso, mediante un mecanismo articulado, con lo cual se tiene acceso al cartucho de salida, para retirar la composta del sanitario.

Finalmente, las figuras 8 y 9 muestran el sistema de control avanzado con pantalla ("display") y comunicación del funcionamiento del sanitario, que consiste de un micro-procesador electrónico (no ilustrado), con una carátula (28) frontal con sensores (29) y botones (30) de accionamiento, según se requiera. El muro falso colocado a espaldas de la taza del inodoro, tendrá las dimensiones y el acabado que el dueño decida y que permitan su acomodo en el cuarto de baño, y dejar un espacio con la pared de la habitación con el grosor necesario para albergar los distintos dispositivos y sistemas. La puerta de depósito de la tierra seca será parte del muro falso; también, en el muro falso se encuentra empotrado el sistema de control electrónico. El usuario pasa la mano por enfrente de, u oprime el sensor seleccionado, para dar la instrucción correspondiente de acuerdo con su próxima acción. Para funciones más sofisticadas, se abate la carátula y se tiene acceso al panel de programación de control.

En la realización preferida, se proporcionan dos módulos de control de tal manera que, en el primer módulo, un sensor prepara el dispositivo para el modo orina, a partir de cualquier estado del sistema, el sensor dos lo prepara para el modo heces, a partir de cualquier estado del sistema, y el sensor tres lo prepara para el modo mezcla, a partir de cualquier estado del sistema; el segundo módulo consiste en varios mandos de selección y una pantalla para verificar los sensores y funciones del dispositivo, diagnosticar su estado, realizar labores de limpieza parcial o total, y realizar la rutina de esterilización de la composta y vaciado del cartucho de salida de composta madura.

La taza del inodoro es de un material de fácil limpieza, sus medidas cumplen con las normas para un mueble sanitario, y tiene la capacidad de soportar el peso de una persona robusta; tiene en su parte inferior pequeños orificios (no mostrados) a través de los cuales pasa la orina recolectada en el separador de líquidos, la cual puede ser conducida al drenaje del cuarto de baño mediante una conexión convencional, o ser recuperada en un recipiente para ser aprovechada como fertilizante natural. En la parte trasera del muro falso, en el espacio que forma con el muro del cuarto de baño, se encuentra el receptor de excretas en posición de reposo, como parte de la trituradora-mezcladora; en esta posición, los dos juegos de cuchillas de la trituradora-mezcladora están adentro de los cilindros, detrás de la membrana limpiadora de las cuchillas; en el mismo hueco detrás del muro falso, más arriba, está el depósito de tierra seca, el tanque con rociador para el líquido natural antiadherente, y más abajo el depósito de composta y su cartucho de salida.

Funcionamiento

La parte anterior del sanitario tiene forma ovalada en su borde superior, similar a la taza de los inodoros convencionales, está adaptada para recibir un asiento comercial con tapa, y tiene la resistencia suficiente para que se siente sobre el mismo una persona robusta. Su acabado es liso y uniforme, para facilitar su limpieza.

Cuando un usuario va a orinar, pasa la mano cerca de u oprime el sensor uno, el cual indica esta función al sanitario, de manera que el receptor de heces ocupa su posición de reposo y la totalidad de la taza-inodoro actúa como receptor de orina, la cual resbala hasta los orificios inferiores y abandona la taza.

De manera alternativa, si el receptor de heces está en su posición de reposo antes de que llegue el usuario, éste debe levantar sólo la tapa y usar el sanitario para orinar.

Cuando un usuario pasa la mano frente o toca el sensor dos para avisar que va a usar el sanitario para defecar, un mecanismo automático rocía la superficie interna del receptor de heces y de la bandeja semicilíndrica con líquido natural antiadherente, lo mueve hacia delante, y lo coloca justo debajo del usuario, abierto por arriba y preparado para recibir las heces.

Cuando el usuario termina de defecar y acciona el sensor tres, se indica al sistema que terminó de defecar y es tiempo de realizar la rutina para retirar las excretas recién recibidas, para lo cual el receptor se mueve hacia atrás, en donde recibe una carga de tierra del depósito superior y se cierra, y al hacerlo, acopla la trituradora-mezcladora, la cual consta de varias cuchillas que, al cerrarse el cilindro del receptor de heces, atraviesan la membrana limpiadora y quedan al centro del cilindro, donde giran velozmente para triturar las excretas y revolverlas con la tierra que acaba de agregarse, el papel higiénico, y la substancia natural antiadherente. De manera alternativa, si antes de activar el sensor tres el usuario se levanta de la taza, un sensor de posición colocado en la taza detecta este movimiento e inicia la rutina que acaba de describirse para retirar las excretas.

Un sensor de carga colocado en el receptor de heces verifica el peso de las excretas depositadas y envía la información al micro-controlador, el cual determina la cantidad de tierra que deberá agregarse para hacer la mezcla óptima con las heces.

La función de la trituradora-mezcladora consiste en maximizar la superficie de contacto entre las excretas y la tierra lo cual, junto con la ventilación continua y el movimiento oportuno de la pila de composta, produce el efecto de incrementar la velocidad de transformación de las heces en tierra orgánica. Además de las cuchillas cuenta con una cuña limpiadora, la cual separa la mezcla de tierra- excretas de las paredes internas del cilindro y la bandeja, para evitar que se adhiera de manera definitiva.

Una vez revueltas las excretas con la tierra, el receptor de heces y la trituradora- mezcladora se abren, las cuchillas regresan a su posición original a través de las ranuras de la membrana limpiadora, para que se les caiga cualquier adherencia, la mezcla formada por la trituradora-mezcladora cae en el depósito de tierra- excretas, en donde tiene lugar el proceso de compostaje, y el depósito de tierra deja caer un poco más de este compuesto sobre las heces recién caídas, para mitigar los olores.

El receptor de excretas móvil y la trituradora-mezcladora vuelven a su posición y lugar de reposo, en espera del siguiente usuario que vaya a defecar en el sanitario. La formación de composta tiene lugar en el depósito de compostaje de tierra- excretas, la cual ocurre rápidamente debido a la gran superficie de contacto entre estos dos componentes, ya que en su interior se mantienen las condiciones óptimas para ello. El sistema de ventilación termina sobre el techo de la vivienda, y cuenta además con un pequeño ventilador eléctrico que se acciona manualmente, en caso de que escasee la ventilación natural, o automáticamente cuando así lo determine el sistema de control del sanitario.

El sistema de monitoreo consiste en la determinación de la temperatura, la humedad, la iluminación, la cantidad de composta adentro de este depósito, y la composición parcial de la atmósfera en el interior del depósito para compostaje, gracias a lo cual este sistema detecta cuando las condiciones se alejan de la situación óptima en el interior del depósito para compostaje de tierra-excretas, y determina la activación y modulación oportunas de la ventilación activa, el movimiento de la pila de composta, y el incremento de la iluminación, con el propósito de propiciar la digestión aeróbica y evitar cualquier proceso anaeróbico.

Este depósito contiene un cartucho de salida para esterilizar y retirar la composta, el cual se llena con la mezcla más antigua del depósito y, por lo tanto, con la más avanzada en el proceso de transformación. El cartucho de salida se cierra de manera automática una vez lleno, y se inicia un proceso mediante el cual la composta se calienta a la temperatura y durante el tiempo necesario para eliminar los patógenos presentes en las excretas, de forma que la composta resultante pueda ser utilizada de inmediato sin riesgo para la salud. Esta rutina de esterilización se realiza de manera automática en cuanto al micro-controlador, con base en la información del sensor del contenido del cartucho de salida, que así lo determina, es decir, cuando en su interior hay la cantidad de composta adecuada, o alternativamente, cuando el usuario así lo decide y acciona el control indicado para ello.

El sistema de monitoreo y control actualiza en tiempo real la información sobre la cantidad de composta en el depósito y en el cartucho de salida, y al terminar la esterilización, el sanitario emite una señal luminosa, sonora y en forma de texto, para que la persona responsable de dar mantenimiento al sanitario extraiga el cartucho, para lo cual esta persona abate hacia arriba la taza inodoro, de manera que queda libre el acceso al cartucho en el muro falso, por donde lo saca. El cartucho tiene una combinación de compuertas para evitar que su contenido, o el del depósito para compostaje, salga de su sitio; el contenido se vacía en un jardín, camellón o donde haya tierra, sin riesgo de contaminar y luego el cartucho vuelva a colocarse en su lugar.

El abastecimiento de energía de este sanitario se realiza mediante un generador fotovoltaico o cualquier otro medio alternativo y no contaminante de generación de electricidad, de manera que el suministro de energía necesaria para su funcionamiento no representa una fuente de contaminación. Esta fuente de energía cuenta con los dispositivos necesarios para enviar a la red el excedente de electricidad que no puede almacenarse en la batería, de manera que no se desperdicie el fluido eléctrico generado. El sanitario, sin embargo, se encuentra conectado a la red eléctrica, que funciona como respaldo para los momentos en que el generador autónomo no produzca suficiente electricidad para operarlo.

Además del vaciado del cartucho de salida con composta, hay otras dos alternativas de limpieza; para hacer una limpieza parcial, el receptor de excretas es rociado con una capa de sustancia natural antiadherente y realiza la rutina de mezclado, para retirar cualquier adherencia de sus paredes internas; para una completa limpieza, el receptor de excretas queda en su posición activa, en donde puede ser lavado manualmente.