DESCRIPCION CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un dispositivo y un procedimiento de tratamiento de aire. Específicamente, con un dispositivo y un procedimiento para eliminar los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos que pueda contener el aire en espacios interiores, tal como, bacterias, virus y otros patógenos, partículas biológicas o químicas, etc. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como es conocido, el aire puede ser portador de diversos contaminantes dañinos para la salud, tal como, microorganismos que producen enfermedades que se propagan por medio del aire, alérgenos, compuestos aéreos volátiles (COVS), así como, partículas biológicas o químicas, por ejemplo, provenientes de desechos biomédicos manipulados en instalaciones médicas, laboratorios, etc.

El control y eliminación de estos contaminantes en el aire de interiores normalmente se lleva a cabo con el empleo de filtros en los sistemas de ventilación (calefacción y aire acondicionado). Por ejemplo, los filtros de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA por sus siglas en inglés). Estos filtros HEPA pueden evitar la propagación de bacterias y virus a través del aire, por ejemplo, de locales con aplicaciones biomédicas, y por tanto, previenen de generar infecciones en los mismos. Algunas de estas unidades de filtro HEPA mejor valoradas tienen una eficiencia del 99,995%, lo que asegura un alto nivel de protección contra enfermedades que se transmitan por el aire. Las partículas quedan atrapadas en las fibras que conforman estos filtros. Sin embargo, los microorganismos no se llegan a eliminar. Todo lo contrario, se acumulan y crean colonias sobre el filtro, infectando y propagando enfermedades a través del sistema de ventilación. Además, el empleo de estos filtros HEPA en los sistemas de ventilación provocan caídas de presión importantes en los mismos, reduciendo su rendimiento y eficiencia.

Una solución alternativa conocida para el tratamiento del aire en interiores es la utilización emisiones de luz ultravioleta (UV) para la eliminación de bacterias contenidas en el aire, exponiendo dicho aire a una pluralidad de lámparas de luz ultravioleta (UV). Igualmente, las lámparas de luz ultravioleta (UV) pueden ser empleadas irradiando una matriz de dióxido de titanio (Ti0 ₂₎ , donde, se eliminan las partículas contaminantes presentes en el aire al atravesar dicha matriz irradiada.

Otra solución alternativa conocida empleada para el tratamiento de aire contaminado es la exposición de dicho aire a una descarga de plasma, sin embargo, como subproductos de dicha descarga se genera ozono (0 ₃₎ y óxido de nitrógeno (NO), los cuales, son sustancias químicas peligrosas perjudiciales para la salud de las personas si llegasen alcanzar el ambiente interior del local en donde se encuentra emplazado el dispositivo o aparato de tratamiento de aire.

Como muestran los documentos de patente EP 2377608, JP 2020032007 y KR 20190067633, también son conocidos dispositivos de tratamiento de aire que combinan las soluciones anteriormente descritas, es decir, primero, efectúan una primera etapa de tratamiento del flujo de aire contaminado proveniente de un local con unos medios de tratamiento por plasma atmosférico, donde, se eliminan parte de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire, y luego, se efectúa una segunda etapa de tratamiento de dicho flujo de aire en unos medios de tratamiento por fotocatálisis, donde, se eliminan el resto de compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire, asi como, los subproductos del plasma descargado en los medios de tratamiento por plasma, los cuales, son arrastrados por dicho flujo de aire.

Todas estas soluciones conocidas tienen la desventaja de que requieren potentes medios de impulsión aptos para inducir el flujo de aire a tratar a lo largo del trayecto de flujo de aire conformado en el dispositivo, el cual, atraviesa los medios de tratamiento por plasma atmosférico y los medios de tratamiento por fotocatálisis . Estos medios de impulsión mecánicos, tal como ventiladores o compresores, representan un alto consumo de energía adicional al requerido para el funcionamiento de ambos medios de tratamiento de aire empleados y, además, generan ruidos indeseables.

Por ello, se requiere diseñar, de forma sencilla y económica, una solución de tratamiento de aire que supere las desventajas anteriormente comentadas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.

Es objeto de la invención un dispositivo de tratamiento de aire, el cual, comprende una carcasa que aloja un trayecto de flujo de aire entre una entrada de aire y una salida de aire, donde, dicho trayecto de flujo de aire está extendido a través de unos primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico y de unos segundos medios de tratamiento por fotocatálisis, los cuales, están interconectados de manera fluida entre sí.

El dispositivo adicionalmente comprende unos medios impulsores, los cuales, están adaptados para inducir un flujo de aire a través del trayecto de flujo de aire entre la entrada de aire y la salida de aire de la carcasa del dispositivo.

Los primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico comprenden una cámara de tratamiento por plasma, la cual, comprende en su interior dos electrodos: un electrodo corona y un electrodo base, adaptados para crear tal diferencia potencial entre ellos que alcance una ruptura dieléctrica del aire. La ruptura dieléctrica del aire produce una descarga de plasma que es apta para eliminar parte de unos compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire a tratar. Por ejemplo, en la cámara de tratamiento por plasma podrían eliminarse hasta un 27,5% de dichos compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos.

En el trayecto de flujo de aire, el electrodo corona está dispuesto aguas arriba del electrodo base, de manera que la ruptura dieléctrica del aire, alcanzada por la diferencia de potencial creada entre dichos electrodos, crea un "viento iónico" dentro de la cámara de tratamiento por plasma, desde el electrodo corona hacia el electrodo base, es decir, en la dirección del trayecto de flujo de aire. El "viento iónico" se produce debido a que uno de los electrodos ioniza las moléculas de aire como el nitrógeno (N), y el otro, actúa como receptor de dichas moléculas. Asi, cuando se aplica voltaje entre los dos electrodos, los iones fluyen desde el electrodo emisor, es decir, el electrodo corona, hasta el electrodo colector, es decir, el electrodo base, induciéndose un flujo de aire capaz de atravesar el trayecto de flujo de aire desde la entrada hasta la salida de aire del dispositivo. De esta forma, el "viento iónico" generado es empleado como los medios impulsores que inducen el flujo de aire.

Asi, en la presente invención, los primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico no solo son empleados para llevar a cabo una primera eliminación de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el aire; además, estos primeros medios de tratamiento son empleados para crear e impulsar el flujo o corriente de aire a través del trayecto de flujo de aire entre la entrada y la salida de aire del dispositivo, sin necesidad de emplear medios impulsores adicionales, tal como un ventilador, para producir dicho flujo de aire a tratar.

Por su parte, los segundos medios de tratamiento por fotocatálisis están adaptados para eliminar el resto de compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire a tratar, asi como, los subproductos del plasma descargado en la cámara de tratamiento por plasma, ozono (0 ₃₎ y óxido de nitrógeno (NO), arrastrados por dicho flujo de aire hacia los segundos medios de tratamiento por fotocatálisis.

Preferentemente, estos segundos medios de tratamiento por fotocatálisis podrían comprender al menos una cámara de tratamiento por fotocatálisis que comprende en su interior una pluralidad de barreras de mallas de dióxido de titanio (Ti0 ₂₎ irradiadas por unas lámparas de luz ultravioleta (UV).

Así, luego de la primera eliminación de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos del flujo de aire, efectuada en los primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico, según dicho flujo de aire va atravesando las barreras de los segundos medios de tratamiento por fotocatálisis, el resto de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos son neutralizados o eliminados gradualmente, lográndose a la salida de aire del dispositivo una tasa de eliminación del 99,99%. De igual modo, los subproductos de plasma arrastrados por el flujo de aire hacia los segundos medios de tratamiento por fotocatálisis son eliminados en su totalidad, obteniéndose a la salida de aire del dispositivo un flujo de aire purificado con solo residuo de vapor de agua y dióxido de carbono (C0 ₂₎ en cantidades imperceptibles.

Es también objeto de la invención, un procedimiento de tratamiento de aire que comprende los siguientes pasos: a)inducir un flujo de aire, b)producir una descarga de plasma mediante una ruptura dieléctrica del aire alcanzada como resultado de una diferencia de potencial creada entre un electrodo corona y un electrodo base dentro de una cámara de tratamiento por plasma de unos primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico, c)tratar el flujo de aire inducido en el paso a) con la descarga de plasma producida en el paso b), para eliminar parte de unos compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en dicho flujo de aire, y d)tratar el flujo de aire tratado en el punto c) con unos segundos medios de tratamiento por fotocatálisis, para eliminar el resto de compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire y unos subproductos de la descarga de plasma producida en el paso b) arrastrados por dicho flujo de aire.

Donde, en el paso a), el flujo de aire se induce por un "viento iónico" creado por la ruptura dieléctrica del aire alcanzada como resultado de la diferencia de potencial creada entre los electrodos de los primeros medios de tratamiento por plasma atmosférico.

Asi, se consigue, en una pasada o ciclo de tratamiento, que todos los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el aire, tal como, partículas biológicas y químicas sean eliminadas, o inactivadas para el caso de las partículas químicas, prácticamente en un 100%, obteniéndose un ambiente interior libre de estas partículas, así como, de subproductos de plasma, ambos nocivos para la salud.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 representa un esquema del dispositivo de tratamiento de aire.

La figura 2 representa un esquema del dispositivo de la figura 1 con tres cámaras de tratamiento por fotocatálisis .

Las figuras 3a-3g representan secciones transversales de posibles ejemplos de realización del electrodo base de los dispositivos de las figuras 1 y 2.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención tiene como objeto un dispositivo de tratamiento de aire, el cual, es apto para eliminar los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos que pueda contener el aire de un espacio interior, tal como, bacterias, virus y otros patógenos, partículas biológicas o químicas, etc.

Como muestra la figura 1, el dispositivo de tratamiento de aire comprende una carcasa (1) que aloja un trayecto de flujo de aire entre una entrada de aire (2) y una salida de aire (3), donde, dicho trayecto de flujo de aire está extendido a través de unos primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico y de unos segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis interconectados de manera fluida entre sí. Adicionalmente, el dispositivo comprende unos medios impulsores, los cuales, están adaptados para inducir un flujo de aire (f) a través del trayecto de flujo de aire. Los primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico comprenden una cámara de tratamiento por plasma (4.1) que comprende en su interior dos electrodos (4.2, 4.3): un electrodo corona (4.2) y un electrodo base (4.3), donde, el electrodo corona (4.2) está alimentado por una fuente de alimentación eléctrica (4.4), por ejemplo, con un valor mínimo comprendido entre 500-2000 voltios y un valor máximo comprendido entre 3000-7000 voltios, de manera que permitan crear una diferencia potencial entre dichos electrodos (4.2, 4.3) que alcanza una ruptura dieléctrica del aire.

Con la ruptura dieléctrica del aire, se produce una descarga de plasma en la que se generan elementos químicos, tal como ozono (0 ₃₎ , óxido de nitrógeno (NO) y peróxido de hidrógeno (H ₂ 0 ₂₎ , los cuales, son aptos para esterilizar microorganismos y neutralizar compuestos orgánicos volátiles (COVS). De esta forma, los primeros medios de tratamiento (4) por plasma son empleados como un primer tratamiento del flujo de aire (f), donde, se eliminan parte de unos compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire (f) a tratar. Por ejemplo, en este primer tratamiento del flujo de aire (f) podrían eliminarse hasta un 27,5% de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en dicho flujo de aire (f) a tratar. Igualmente, en el trayecto de flujo de aire conformado a través del dispositivo, el electrodo corona (4.2) está dispuesto aguas arriba del electrodo base (4.3), de manera que la ruptura dieléctrica del aire, alcanzada por la diferencia potencial creada entre dichos electrodos (4.2, 4.3), crea un "viento iónico" (v) (nube de electrones e iones) dentro de la cámara de tratamiento por plasma (4.1), desde el electrodo corona (4.2) hacia el electrodo base (4.3), donde, dicho "viento iónico" (v) generado son los medios impulsores que inducen al flujo de aire (f) laminar a tratar, capaz de atravesar el trayecto de flujo de aire desde la entrada de aire (2) hasta la salida de aire (3) del dispositivo. El flujo de aire (f) laminar es generado por el impacto de los iones en movimiento con las partículas neutras presentes en el aire al interior de la cámara (4.1) de los primeros medios de tratamiento (4).

En la figura 1, se ilustra el funcionamiento de los medios impulsores propuestos por la presente invención, en donde, las flechas de trazo discontinuo representan el "viento iónico" (v) generado por la ruptura dieléctrica del aire, y las flechas de trazo continuo representan el flujo de aire (f) laminar inducido por dicho "viento iónico" (v), el cual, es de tal magnitud que hace que dicho flujo de aire (f) que induce sea capaz de atravesar el trayecto de flujo de aire desde la entrada de aire (2) hasta la salida de aire (3) del dispositivo .

Así, se logra circular el aire del espacio interior a través del trayecto de flujo de aire dentro dispositivo para su tratamiento, sin necesidad de medios de impulsión de aire adicionales, tal como un ventilador o un compresor.

Para ello, se prefiere que el electrodo base (4.3) comprenda una pared (4.31), extendida longitudinalmente en la dirección del trayecto de flujo de aire, de manera que la pared (4.31) conforme una cavidad (4.32) de inducción del flujo de aire (f). Por ejemplo, como se muestra en la figura 3a, la pared (4.31) del electrodo base (4.3) puede conformar la cavidad (4.32) con una sección transversal en forma de "U", es decir, con un tramo intermedio (4.321) curvo; o bien, como es mostrado en la figura 3b, en forma de "C", es decir, con un tramo intermedio (4.321) recto; o bien, como se muestra en las figuras de la 3c a la 3e, en forma poligonal, ya sea, cuadrada (figura 3c), rectangular (figura 3d), hexagonal (figura 3e), etc.; o bien, como se muestra en las figuras 3f y 3g, en forma circular u ovalada. Igualmente, la cavidad (4.32) podría ser conformada con una sección transversal diferente a las mencionadas anteriormente, siempre y cuando, el electrodo base (4.3) comprenda dicha cavidad (4.32) de inducción del flujo de aire (f), y que se genere el "viento iónico" (v) desde el electrodo corona (4.2) hacia el electrodo base (4.3).

En cualquier caso, se prefiere que la sección transversal de la cavidad (4.32) tenga una dimensión (sección transversal) que sea al menos 5 veces una distancia mínima (d) de separación entre el electrodo corona (4.2) y el electrodo base (4.3). Donde, dicha distancia mínima (d) es tal que, para una diferencia de potencial dada por el efecto corona, el campo eléctrico generado alrededor del electrodo corona (4.2) sea suficiente para ionizar el aire circundante, permaneciendo en régimen de descarga corona, y no, en régimen de arco eléctrico. De esta forma, se logra que el "viento iónico" (v) tenga una única componente principalmente horizontal, es decir, que el flujo de iones se dirija desde el electrodo corona (4.2) hacia el electrodo base (4.3), donde, en su cavidad (4.32), el flujo de aire (f) se induce de manera laminar en dirección a la salida de aire (3). Preferiblemente, la distancia mínima (d) de separación entre el electrodo corona (4.2) y el electrodo base (4.1) es de entre 1 mm y 5 mm.

Por su parte, se prefiere que el electrodo corona (4.2) comprenda una punta con un radio de entre 5 y 100 mieras. Además, el electrodo corona (4.2) podría tener una forma alargada y estar extendido de forma centrada y sustancialmente paralela respecto a la pared (4.31) del electrodo base (4.3).

Siguiendo el trayecto de flujo de aire, a la salida de los primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico están dispuestos los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis, en los cuales, se eliminan el resto de compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire (f) a tratar, así como, unos subproductos del plasma descargado en la cámara de tratamiento por plasma (4.1), ozono (0 ₃₎ y óxido de nitrógeno (NO), que también son arrastrados por el flujo de aire (f) a tratar.

Preferiblemente, los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis comprenden al menos una cámara de tratamiento por fotocatálisis (5.1), la cual, comprende en su interior una pluralidad de barreras de mallas de dióxido de titanio (Ti0 ₂₎ (5.11) irradiadas por unas lámparas de luz ultravioleta (UV) (5.12). Por ejemplo, la cámara de tratamiento por fotocatálisis (5.1) podría comprender en su interior cuatro barreras de mallas de dióxido de titanio (Ti0 ₂₎ (5.11) irradiadas cada una por un par de lámparas de luz ultravioleta (UV) (5.12).

La limpieza final del flujo de aire (f) se produce cuando el resto de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos, asi como, los subproductos de plasma que lo acompañan se "oxidan" al contactar con los radicales de hidroxilo e iones superóxidos formados cuando el dióxido de titanio (Ti0 ₂ ) absorbe los fotones de la luz ultravioleta (UV), hasta lograr reducir por completo estas partículas y sustancias contaminantes a dióxido de carbono (C0 ₂ ) y vapor de agua; obteniéndose como resultado un aire purificado apto para ser emitido al espacio interior en donde se encuentra emplazado el dispositivo.

Los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis pueden diseñarse comprendiendo más de una cámara de tratamiento por fotocatálisis (5.1) como la descrita anteriormente. Por ejemplo, en la realización mostrada en la figura 2, el dispositivo es diseñado con tres cámaras de tratamiento por fotocatálisis (5.1) interconectadas de manera fluida entre sí, las cuales, se suceden en la dirección del trayecto de flujo de aire.

En cualquier caso, se busca que, luego de la primera eliminación de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos del flujo de aire (f), efectuada en los primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico, según dicho flujo de aire (f) va atravesando las barreras de mallas de dióxido de titanio (Ti0 ₂ ) (5.11) irradiadas por lámparas de luz ultravioleta

(UV) (5.12) de los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis, el resto de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos sean neutralizados o eliminados gradualmente; y del mismo modo, sean eliminados en su totalidad los subproductos de plasma arrastrados por el flujo de aire (f) hacia los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis. Lográndose a la salida de aire (3) del dispositivo una tasa de eliminación de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos del 99,99%, y la eliminación total de los subproductos de plasma, quedando solo residuos de vapor de agua y dióxido de carbono (C0 ₂₎ en cantidades imperceptibles .

De esta forma, no es necesario el empleo de filtros HEPA u otros tipos de filtros de retención o detención de partículas, ya que el dispositivo no filtra el flujo de aire (f) a tratar, sino que elimina de éste cualquier partícula que contenga, ya sea, química o biológica, según atraviesa las barreras (5.11) de los segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis, hasta lograr la total purificación del aire tratado por el dispositivo .

Así mismo, en el procedimiento de tratamiento de aire, también objeto de la presente invención, se parte de inducir un flujo de aire (f), se produce una descarga de plasma mediante una ruptura dieléctrica del aire alcanzada como resultado de una diferencia de potencial creada entre un electrodo corona (4.2) y un electrodo base (4.3) dentro de una cámara de tratamiento por plasma (4.1) de unos primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico, y se realiza un primer tratamiento del flujo de aire (f) inducido con la descarga de plasma producida, eliminándose así, parte de unos compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en dicho flujo de aire (f). Donde, el flujo de aire (f) se induce por un "viento iónico" (v) creado por la ruptura dieléctrica del aire alcanzada como resultado de la diferencia de potencial creada entre los electrodos (4.2, 4.3) de los primeros medios de tratamiento (4) por plasma atmosférico.

Posteriormente, se produce un segundo tratamiento del flujo de aire (f) anteriormente tratado mediante la descarga de plasma, esta vez, con unos segundos medios de tratamiento (5) por fotocatálisis, eliminándose el resto de compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire (f), asi como, unos subproductos de la descarga de plasma producida en el primer tratamiento, los cuales, son arrastrados por dicho flujo de aire (f).

En este segundo tratamiento, se prefiere que el flujo de aire (f) atraviese una pluralidad de barreras de mallas de dióxido de titanio (Ti0 ₂₎ (5.11) irradiadas por unas lámparas de luz ultravioleta (UV) (5.12) hasta eliminar el 99,99% de los compuestos orgánicos volátiles (COVS) y microorganismos contenidos en el flujo de aire (f) y la totalidad de los subproductos de plasma.

Consiguiéndose aportar al ambiente interior, en una pasada o ciclo de tratamiento, un flujo de aire (f) tratado libre de partículas contaminantes, así como, de subproductos de plasma, ambos nocivos para la salud.