SISTEMA PARA OBTENER AGUA ESTéRIL CON ALTO CONTENIDO DE

OXíGENO

CAMPO TéCNICO DE LA INVENCIóN

La presente invención se relaciona con el campo de Ia electrónica y en el tratamiento de agua, debido a que proporciona un sistema para obtener agua esterilizada y con alto contenido de oxígeno, Ia cual se puede utilizar en varias aplicaciones, tales como desinfección de objetos, de uso agrícola, etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

En Ia actualidad el uso del ozono en Ia purificación del agua es bien conocido, para Io cual se utilizan aparatos que generan gas de ozono los cuales Io hacen por medio de luz ultravioleta y por medio de descargas eléctricas de alto voltaje.

Por otro lado el uso de los rayos ultravioleta como esterilizadores de líquidos es ampliamente documentado. Sin embargo estos aparatos están implementados de manera separada.

Tal como se puede apreciar en Ia patente ES 2004162, detalla un ozonizador de alta frecuencia para ozonizar aire, por medio de descargas silenciosas, que consta de dos tubos concéntricos, abiertos por sus lados, y sin embargo están queizados entre sí para hacer pasar por separado el aire o al oxigeno y al fluido refrigerante y de dos electrodos colocados coaxial y concéntricamente a los dos tubos. Por que el electrodo interior esta realizado bajo Ia forma de una espiral y unido a Ia alta tensión y el tubo exterior esta realizado como electrodo de masa y el agua sirve de refrigerante y por que el tuvo interior es de vidrio de cuarzo u otro material permeable a los rayos ultravioleta y resistencia de calor.

Por su parte el documento de patente ES 2150490, describe un aparato de purificación de agua que tiene una fuente de radiación UV, que es una lámpara alargada para eliminar microorganismos presentes en el agua a purificar, esta agua pasa por un filtro para separar todas las partículas y materiales del agua, posteriormente es irradiada por Ia lámpara de rayos UV, para eliminar cual quiera organismo que haya pasado de Ia primera radiación,

En el documento de patenté US 6881331 B1 se describe un sistema para purificación de agua a base de ozono, el cual comprende un venturi mezclador que inyecta ozono y un liquido sanitizador en un chorro de agua para ser tratada, posteriormente el chorro de agua sanitizado y ozonizado pasa a una región contacto, donde el ozono y el sanitizador reaccionan con los contaminantes y microorganismos. El flujo es mezclado por varios dispositivos mezcladores para obtener ozono y sanitizador residual, para reaccionar con dichos contaminantes y microorganismos. Particularmente un sistema contra flujo es empleado en donde el flujo es dirigido hacia a bajo a varios puntos, tal que las burbujas que contienen ozono son forzadas a fluir hacia arriba contrariamente a dicho flujo, donde el tiempo de contacto del ozono es prolongado. También una lámpara ultravioleta es usada para generar ozono y esta montada de tal manera que Ia luz ultravioleta es expuesta al flujo de agua, proporcionando efectos de esterilización extra. Adicionalmente un venturi de mezclado es provisto para mezclar el gas que contiene ozono y el líquido sanitizador dentro de un flujo de agua impulsado. Uno de los inconvenientes que tiene este sistema es del uso de un sanitizador, Io cual encarece el proceso de purificación del agua; así como también se requiere un mayor gasto de energía eléctrica por el uso de lámparas de luz ultravioleta para Ia generación de ozono.

Con Ia finalidad de suprimir los inconvenientes antes mencionados se desarrollo un novedoso sistema para obtener agua esterilizada y oxigenada a Ia vez, el cual describo a continuación.

DESCRIPCIóN DETALLADA DE LA INVENCIóN

Los detalles característicos de este novedoso sistema para obtener agua estéril y con alto contenido de oxígeno, se muestran claramente en Ia siguiente descripción y en Ia figura que se acompaña, Ia cual se menciona a manera de ejemplo y no debe ser considerada como limitativa para Ia presente invención.

La Figura 1 es un diagrama esquemático del sistema para obtener agua estéril y oxigenada, en su modalidad sencilla.

La Figura 2 es un diagrama esquemático del sistema para obtener agua estéril y oxigenada, en su modalidad más sofisticada.

La ¡dea de esta invención es obtener un sistema que realice las funciones de generar ozono a partir de aire ambienta y esterilizar agua "cruda". Por Io que una de las principales finalidades del presente sistema es Ia obtención de agua estéril, con alto contenido de oxígeno, para usos múltiples, tales como en Ia agricultura.

Por Io que dicho sistema está conformado por dos entradas o secciones, una para el aire ambiental para convertirlo en ozono (O3) y en Ia otra entra agua "cruda" para ser esterilizada.

En una modalidad sencilla del sistema (figura 1), Ia sección que procesa agua "cruda", está provista de una entrada de agua "cruda" 1, que se une a un sensor 6 que mide el grado de turbidez de dicha agua "cruda", con Ia finalidad de saber que tan sucia está el agua, ya que Ia idea es no usar aguas muy contaminadas o muy obscuras; en seguida se encuentra una cámara de rayos ultravioletas (UV) 7, Ia cual aplica una radiación de longitud de onda de 275 nM, al agua para esterilizarla; finalmente hay un mezclador venturi 8 para mezclar el agua esterilizada con el ozono que se produce en una sección donde se genera ozono.

-A- La sección donde se genera ozono se constituye de una entrada de aire ambiental

9, que se une a una turbina que inyecta aire 10, misma que se une a un filtro de aire 11, para retener los materiales sólidos que contenga dicho aire ambiental; posteriormente se encuentra un deshumidificador de aire ambiental 12; a continuación hay un concentrador de oxígeno 14, para separar y concentrar sólo las moléculas de oxígeno contenidas en el aire ambiental; en seguida se adiciona una cámara de pre-ionización de rayos ultravioleta 15, para aplicar una longitud de onda de 190 a 250 nM al flujo de oxígeno para hacer una primera ionización de las moléculas y así comenzar una primera etapa de formación de moléculas de ozono; ulteriormente, un reactor convencional de alto voltaje 16 es adherido, para convertir en ozono a aquellas moléculas que quedaron libres en Ia primera ionización; por ultimo el ozono es trasportado al mezclador venturi 8, para mezclarse con el agua esterilizada, Ia cual viaja hacia una salida 19, para destinarse a su uso final, en donde al chocar con microorganismos, y materiales sólidos; o al sufrir cambios de temperatura, luz, etc., las moléculas de ozono se rompen y origina gran cantidad de oxígeno en el agua estéril.

Ambas secciones se encuentran controladas por medio de un circuito de control 17, en el cual se conectan el generador de ozono 16, para recibir Ia energía que utiliza para Ia ionización. Este circuito de control es alimentado por una fuente de energía 18, Ia cual puede ser corriente eléctrica directa, una batería eléctrica o solar.

De esta manera logramos un sistema sencillo para obtener agua estéril con alto contenido de oxígeno, donde Ia novedad consiste en Ia combinación de una cámara de pre-ionización de aire 15 y un reactor convencional de alto voltaje 16, con Io cual se da una primera ionización del oxígeno, para después complementar Ia ionización de todo el oxígeno. Con esta combinación se da un ahorro de energía, ya que el reactor convencional de alto voltaje 16 no requerirá de mucha energía, como normalmente sucedería, gracias a Ia función previa que desempeña Ia cámara de pre-ionización 15.

Sin embargo, el sistema sencillo descrito, puede tener varias modalidades, para hacer más eficiente su funcionamiento, por Io que, a continuación se describe con el apoyo de Ia figura 2, cuales son esas variantes:

En este caso, Ia sección que procesa el agua "cruda", tiene después de Ia entrada de agua "cruda" 1, un filtro 2 para eliminar los materiales sólidos que contenga dicha agua "cruda".

También se Ie puede adicionar, posterior al filtro 2, un flujómetro 3 con electro- válvula que contiene un sensor de flujo para dosificar el paso del agua.

Un enfriador de agua 4, puede ser agregado, después del flujómetro 3, para que se encargue de bajar Ia temperatura del flujo de agua con el fin de mantenerla siempre fría, para que cuando se mezcle con el ozono, éste no se degrade rápidamente; por Io que dicho enfriador de agua 4 lleva un sensor de temperatura 5 que activa al enfriador 4 cuando Ia temperatura del chorro de agua aumenta.

Los elementos que siguen a continuación del enfriador de agua 4, son los mismos descritos en el sistema sencillo (figura 1).

En cuanto a Ia sección donde se genera el ozono, únicamente se Ie anexa ulterior al deshumidificador de aire 12, un sensor de flujo 13 con electro-válvula, para dosificar el paso del aire; y todos los componentes que siguen después, son los mismos ya descritos en el sistema sencillo.

Por Io tanto, en estas modalidades, al circuito de control 17 de alto voltaje se conectan, además, el flujómetro 3, el enfriador de agua 4 con su respectivo sensor de temperatura 5 y el sensor de flujo de aire 13, para recibir Ia energía que necesitarán para llevar acabo sus funciones.

El sistema para obtener agua estéril y oxigenada, logrado con estas variantes, además de las ventajas ya mencionadas del sistema sencillo, es que se puede dosificar Ia cantidad de agua "cruda" y aire ambiental a tratar, según a Ia necesidad deseada; además el mantener Ia temperatura baja del agua es de gran ayuda porque no hay desperdicio de ozono, Io cual sabemos que a mayor temperatura, Ia molécula de O3 se rompe.

Por otra parte, debido a que el agua obtenida por este sistema es esterilizada y cuando se mezcla con el ozono este perdura más, debido a que no hay microorganismos u otros sólidos que pudieran interferir con las moléculas de ozono, además, gracias al enfriador de temperatura, también se ahorra energía, ya que es bien conocido que a mayor temperatura, se requiere de más energía para Ia formación de ozono.

Otra de las ventajas que tiene el agua producida, es que al estar saturada de moléculas de ozono, estas se rompen cuando chocan con algunos obstáculos encontrados durante el recorrido del agua a su destino final, formándose así grandes cantidades de oxígeno, el cual es aprovechado, por ejemplo, por Ia plantas, cuando es usada como agua para riego.