INODORO. CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención provee un sistema para evacuar heces y orina del inodoro (WC) sin la intervención de agua en el sistema, más específicamente un sistema de evacuación de desechos humanos en seco que elimina el 100% el uso de agua potable o de cualquier tipo de agua en un inodoro.

DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO

A través de la historia la eliminación de los desechos humanos ha sido un problema debido a que son un foco de infecciones, malos olores y origen de pandemias si no son tratados de forma adecuada. Desde relativamente pronto, el hombre fue consciente de la insalubridad de estar expuesto a sus propios y los pueblos más primitivos ya tenían cuidado de, al menos, alejarse de los lugares de vivienda para hacer sus necesidades.

La cuestión es que, según la densidad de población aumenta, esta solución no sirve. Si en una zona grande vive un número de personas pequeño, es factible. Sin embargo, con la aparición de los primeros núcleos de población, eliminar los excrementos empezó a convertirse en un verdadero problema - no sólo por la incomodidad, la falta de intimidad o el olor, sino también por el problema de contaminación del agua potable y la propagación de enfermedades infecciosas.

La primera solución a este problema, muy anterior a cualquier sistema de alcantarillado, fue la letrina: un agujero en el suelo, normalmente en el interior de una pequeña estructura para proporcionar intimidad. A menudo, el agujero conducía a una cámara más o menos grande. Cuando se había llenado, se cerraba y se abría otra en otro lado, y así una y otra vez. En algunos lugares, las letrinas eran colectivas; en otros, cada núcleo familiar tenía la suya.

La letrina, aunque es una solución tecnológica sencilla, supone aún problemas, tanto más cuanto mayor es la densidad de población. El problema se agrava porque, aunque parezca mentira, los gases desprendidos por el pozo de la letrina son potencialmente peligrosos. De ahí que la mayor parte se construyan fuera de los edificios y con buena ventilación. El segundo problema es la posible contaminación del agua potable. Muchas culturas bebían de manantiales o pozos cercanos a sus viviendas, y excavar un pozo para almacenar excrementos, que eventualmente pudiese filtrar el desperdicio orgánico a las fuentes de agua cercanas y contaminar el suministro era grave, puesto que podía traer muchas complicaciones. Esto porque cuando llueve, el agua se filtra a través del terreno hasta alcanzar el nivel freático, cruzando el pozo.

Los sistemas de cisternas y alcantarillado antiguos eran servicios con agua corriente que eliminaban los excrementos a través de alcantarillas. No era un sistema perfecto, pero eliminaba los principales problemas de las letrinas: el agua se llevaba los excrementos lejos y no permitía que los gases se acumulasen donde había gente.

Ya en el siglo XVI, John Harington describió, en 1596, un predecesor del inodoro que se vaciaba mediante una válvula (que denominó "El Ajax"). El Ajax seguía teniendo un problema, aparte del ruido que pudiera hacer: salvo que se utilizase una cantidad enorme de agua, o que ésta estuviera corriendo continuamente, el reflujo de agua contaminada era casi inevitable, y el olor insoportable. Para poder disponer de sistemas así en las viviendas, era necesario desarrollar un mecanismo que hiciera imposible que el olor volviese a salir. La solución la dio Alexander Cummings, un relojero de Londres, en 1775 con su patente N° 814: el sifón. El sistema es simple pero eficaz, y consiste en una tubería en forma de S. Cuando el agua pasa por el sifón, la parte inferior de la S siempre queda con algo de agua, que actúa de cierre hermético del resto de la tubería. De este modo, los gases que pueda haber "al otro lado" no pueden salir, y es posible instalar todo el invento en la casa. De ahí el nombre de inodoro: a partir de Cummings, el olor dejaría de ser un problema insoluble.

La particularidad del inodoro consiste en que tiene un desagüe acodado, de modo que queda retenida agua en él, formando un cierre hidráulico o sifón, que impide el paso de olores desagradables. El arrastre de la materia orgánica al saneamiento requiere un dispositivo que produce una descarga de gran caudal de agua en tiempo muy corto, dejando nada más que agua limpia en el codo del cierre hidráulico. Este dispositivo puede ser una cisterna o una válvula especial llamada fluxómetro.

Las cisternas, que pueden ser altas (fijas a la pared a una altura de casi dos metros) o bajas, disponen de un mecanismo de llenado, con una válvula de nivel, que corta la entrada de agua cuando llega a un nivel determinado, y de otro de descarga, accionado por el usuario. Por su posición, la cisterna alta requiere menos cantidad de agua para funcionar.

Sin embargo cuando alguien decide hacer uso del inodoro, está inevitablemente contaminando el agua. Se estima que una familia de cinco personas que lo usa, contamina más de 150.000 litros de agua al transportar unos 250 kilos de heces y 2500 litros de orina en un año. Sin embargo, es el método menos contaminante de eliminar los excrementos humanos, sobre todo cuando se vierte a una instalación de alcantarillado que acaba en un sistema de depuración urbana (EDAR). Cualquier otro método contamina más y de forma L2017/000005 menos controlada.

Por lo anterior se hace necesario desarrollar inodoros que no empleen descargas de agua para su vaciado.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención provee un sistema de evacuación de desechos humanos en seco que elimina el 100% el uso de agua potable o de cualquier tipo de agua en un inodoro, que comprende:

a) al menos un inodoro que tiene forma de un cilindro con forma cónica que está doblado o curvado hacia adentro, a medida que se avanza hacia la parte inferior del inodoro;

b) un sensor electrónico que detecta la activación del sistema de evacuación; c) una válvula de salida ubicada en el fondo de dicho al menos un inodoro, que se abre y se cierra automáticamente cuando el sistema de evacuación es activado;

d) una bomba de vacío del tipo canal lateral de tamaño variable, capaz de desplegar una capacidad de succión por vacío según la cantidad de inodoros conectados;

e) una unidad controladora que proporciona el control de la bomba de vacío cuando el sistema de evacuación es activado;

f) una válvula de compresión intermedia de capacidad variable, que proporciona la presión necesaria para llevar los residuos hasta la tubería de aguas residuales o alcantarillado; y

g) medios desinfectantes y desodorizantes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra un diagrama en bloques general del sistema de inodoro de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se ha desarrollado en base a tecnología existente en el mercado para evacuar el inodoro o WC pero que no requiere agua. El sistema busca rediseñar/re-inventar el WC y la forma como funciona un inodoro tradicional y como llegan los desechos al alcantarillado de aguas servidas, eliminando 100% el uso de agua potable o 7 000005 de cualquier tipo de agua.

Como muestra la figura 1 , el sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua está diseñado para su operación en lugares residenciales y comerciales y emula el funcionamiento de los inodoros de los aviones de pasajeros. Incluye un inodoro (1) rediseñado que tiene forma de un cilindro con forma cónica que está doblado o curvado hacia adentro, a medida que se avanza hacia la parte inferior del inodoro. A diferencia del tradicional bowl de loza, el que es extremadamente poroso y que por diseño sirve para "evacuar por barrido" mediante gran desplazamiento de agua, el inodoro (1 ) posee una curvatura en su diseño que ofrece una mínima superficie de contacto, algo semejante a un embudo, para aminorar la superficie de contacto y con ello la adherencia. Además utiliza un material ad hoc para su superficie interior que hace la adherencia de desechos (papel higiénico, heces mezclado con orina) mucho más difícil que se produzca. Esto es así debido a que: ofrece menor superficie de contacto que los inodoros tradicionales en forma de cuenco; y el material con que se fabrica el interior del inodoro sin agua con forma de cilindro cónico (semejante a un embudo) curvado, puede ser acero inoxidable, como los baños de aviones. Esto ofrece un grado mínimo (casi nulo) de adherencia o también puede ser hecho de plástico o material polímero barato. Si está hecho de plástico, el interior del inodoro debe ser recubierto con una capa de pintura o barniz no-adherente o no-adhesivo (los que están disponibles en el mercado) para evitar que los residuos se adhieran a la superficie cuando estén en contacto con el inodoro (1 ). Esta pintura o recubrimiento se emplea para otros usos actualmente, es barato, dura mucho tiempo, y requiere un mantenimiento mínimo.

El sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua, integra una bomba de vacío (13) de tamaño variable, dependiendo de la escalabilidad del sistema a instalar. Una opción es tener una bomba de vacío pequeña de canal lateral con capacidad de 200 a 250 metros cúbicos por hora (m ³ /h), como la empleada en el prototipo, para operar un solo inodoro (1). En este caso el poder de la bomba de vacío es suficiente para expulsar los desechos al ducto de alcantarillado, como parte del proceso de succión de los mismos. Por esta razón el diseño para un inodoro ubicado muy cerca del ducto de alcantarillado no necesita de una válvula de compresión intermedia (14), pudíendo completar el proceso de evacuación solo con el poder de succión de la bomba (13). Sin embargo, el sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua también tiene la opción de diseño en la que dos o varios inodoros (1) son conectados a una sola bomba de vacío (13) con la capacidad y potencia adecuada. En este caso, la bomba de vacío (13) sigue siendo del tipo de canal lateral pero debe tener una capacidad de succión de al menos 800 m ³ /h. La bomba de vacío (13) realiza el proceso de succión de uno o varios inodoros a la vez (dependiendo de la demanda). Cada uno de los inodoros estará conectado a una tubería o pipeline (5) de PVC o material similar, la que a su vez está conectada a la bomba de vacío (13) con bocatoma para cada inodoro. El funcionamiento de cada inodoro (1) es independiente de los demás y opera por una señal electrónica, proveniente de una unidad controladora (7) que activa la bomba de vacío (13) para su evacuación por succión. La capacidad de la bomba de vacío (13) en este caso debe ser tal que le permita operar uno o varios inodoros (1) a la vez, dependiendo de la demanda en un momento dado. Para ello debe ser capaz de desplegar una capacidad de succión por vacío (trabajo) que varía en un rango determinado por la capacidad de la bomba de vacío (13). De esta manera, para evacuar dos o más inodoros (1) a la vez, la bomba de vacío (13) al momento de ser requerida, despliega una mayor o menor fuerza de succión mediante una diferencia de presión variable controlada en forma automática por la unidad controladora (7).

El sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua opera cada inodoro (1) automáticamente, una vez que el usuario ha terminado de usar el inodoro. Lo hace de dos maneras posibles: a) a través de un sensor electrónico (11) que detecta la descarga del desecho al interior del inodoro o b) a través de la activación manual con un pedal o pulsador (3).

El inodoro (1) presenta en el fondo de su estructura (en la base) una conexión de salida por donde son succionados los desechos. Esta apertura comprende una válvula (2) o compuerta de salida que abre y cierra automáticamente la unidad controladora (7), se abre para la succión y se cierra después de la succión por vacío que realiza la bomba de vacío (13). Por ello, la válvula (2) de salida ubicada en el fondo del inodoro (1) es parte del circuito integral de evacuación y está conectada directamente a la bomba de vacío (13).

El inodoro (1) con forma de cilindro cónico que recolecta desechos a través del cual se succionan las heces y papel higiénico, está conectado a una tubería o pipeline (5) de PVC o material similar, la que a su vez está conectada a la bomba de vacío (13). El inodoro (1) sin agua succiona y expulsa los desechos a través de ese ducto o pipeline (5).

En el caso de operar un sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua con dos o más inodoros conectados a la bomba de vacío (13), como sería el caso de un baño público en un centro comercial o en una universidad, por ejemplo, el diseño es distinto. En este caso se requiere que incorpore también una válvula de compresión intermedia (14) que forma parte del ducto mismo (5), y que se sitúa después de una cámara de vacío (6). Esta cámara de vacío (6) es donde se produce el vacío por diferencia de presión del sistema para realizar la succión. El cuerpo de la válvula de comprensión intermedia (14) comprende un resorte y una tuerca de compresión, con un eje intermedio, si fuese necesario, y está disponible en el mercado. Esta válvula de compresión intermedia (14) que se ubica justo hacia el final del ducto o tubería de PVC (5) (por donde se succionan los desechos igual que una bombilla) tiene como función la de proveer al sistema de succión de una capacidad adicional para expulsar los desechos hacia el alcantarillado (15). La válvula de compresión intermedia (14) debe ir situada justo antes de la conexión del ducto o tubería de PVC (5) con el desagüe al alcantarillado (15).

La válvula de compresión intermedia (14) proporciona la presión necesaria para llevar los residuos hasta la tubería de aguas residuales o alcantarillado (15). Es importante señalar que la válvula de compresión intermedia (14) se instala en el ducto mismo (5) y se convierte en parte de la tubería a través del cual los residuos se aspiran y el que es responsable de expulsar los residuos directamente al sistema de aguas residuales o alcantarillado (15). Es así cuando se abre la válvula (2) o compuerta de salida y los desechos son succionados, por medio de la diferencia de presión que la cámara de vacío (6) produce al activarse la bomba de vacío (13). Para que los desechos sean transportados velozmente a través del pipeline o tubería (5) de PVC hasta el ducto de desagüe (15) (que va hacia el alcantarillado), debe existir un elemento que adicione la fuerza suficiente a la succión para lograr expulsar dichos desechos. La unidad controladora (7) es la que controla la válvula de compresión intermedia (14), y a medida que el pipeline o tubería (5) a través de la cual se produce la succión sea más larga, mayor será la distancia con el ducto de alcantarillado (15), y mayor la fuerza que deberá tener la válvula de compresión intermedia (14) (válvula de mayor capacidad de compresión).

Por último, el sistema (100) de inodoro sin agua cuenta con una serie de aspersores (no mostrados) que están instalados a lo largo del borde interno superior del inodoro (1 ); y través de estos aspersores se vierte un líquido desinfectante que además es un aromatizador, de la misma forma que ocurre en los inodoros de los aviones. Para ello existe un recipiente (9) ubicado detrás del inodoro (1 ) en un lugar no visible y junto a la unidad controladora (7) que controla el sistema de evacuación (100) de desechos humanos. Este líquido desinfectante es almacenado en una cantidad de 1 litro o litro y medio y es el desinfectante y eliminador de olor que se puede reponer una vez que se acaba. Es barato y fácil de preparar (se compra una pastilla azul la que se disuelve en 20 litros de agua, en venta en el comercio y se suministra en el momento de la succión por el sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua.

El sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua también ofrece variantes de diseño en el que el sistema puede montarse en la pared y siempre que el usuario necesite usarlo, este sólo jala hacia afuera el inodoro y asientos para evacuar. Una vez terminado y evacuado los desechos, el sistema es nuevamente empujado o retraído hacia adentro guardándose al interior de la pared, al igual que algunos modelos de lavadoras modernas.

Esto se logra considerando una bomba de vacío (13) de tamaño/capacidad variable, con entradas múltiples, y una unidad controladora (7) para operar todo el sistema de evacuación (100) de desechos humanos.

Para un sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua que utiliza una bomba de vacío (13) pequeña es simple y utiliza un circuito eléctrico de 220 volts corriente alterna. En caso de escalar para operar los baños de un centro comercial o los departamentos de un piso, el sistema de evacuación (100) de desechos humanos sin agua, debe utilizar potencias mayores y considerar una conexión eléctrica industrial (trifásica) para actuar sobre una bomba de vacío (13) de gran tamaño.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

La bomba de vacío (13) está conectada a 2 o más inodoros (1) a la vez. Cada inodoro (1) envía una señal eléctrica a la bomba de vacío (13), la que actúa en función de la demanda de succión para la disposición de los desechos. Para ello, se provee una cañería o pipeline (5) con válvulas de compresión intermedias (14), ubicadas en puntos estratégicos para expulsar los desechos a la tubería de desagüe, que termina en el alcantarillado (15). Al mismo tiempo, la unidad controladora (7) envía una señal para que se produzca la descarga de un líquido desinfectante y aromatizador a del inodoro (1) que se ha utilizado a través de una serie de aspersores que se distribuyen por el borde superior interno de dicho inodoro (1).

La propuesta considera estas variantes y es flexible y adaptable a las necesidades del recinto o habitación que lo requiera en un modo de operación particular.