MÁQUINA CONDENSADORA Y POTABILIZADORA DE LA HUMEDAD DEL AÍRE

D E S C R I P C I Ó N

OBJETO DE LA INVENCIÓN Y SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a una máquina de condensación de la humedad relativa del aire mediante un ciclo termodinámico con eficacia y eficiencia mejoradas, que dispone de un sistema de potabilízación tanto del agua condensaba como de agua de lluvia recogida y de agua de fuentes contaminadas.

Esta invención pertenece principalmente, dentro del campo de las instalaciones industriales para obtener y potabilizar agua, al de los equipos que la obtienen por la condensación de la humedad del aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La obtención de agua potable en la cantidad, calidad y precio adecuados para el consumo de personas es un problema de importancia creciente, ya que la sobrepoblación hace que fuentes tradicionales resulten hoy insuficientes, y por la proliferación de actividades humanas e industriales, que han contaminado ríos y acuíferos que sí bien antaño tenían características salubres hoy no son aptas para el consumo humano.

Asi pues, desde hace años se están buscando nuevas fuentes de agua potable y nuevos métodos de potabilizacíón de aguas contaminadas, habiéndose vuelto los ojos hacia una inmensa fuente de agua potable en forma de gas o vapor, que es la humedad del aire. El sol evapora todo tipo de aguas, desde las salobres del mar hasta las contaminadas que se encuentran en todo tipo de fuentes, y ese es el mejor proceso de potabilizacíón posible, pues las moléculas de agua evaporadas dejan abajo los contaminantes físicos, químicos y biológicos que pudiera contener la fuente. De esta forma, el trabajo que restaría sería condensar dicha agua para obtener un líquido puro, pero en su proceso de condensación y almacenamiento pueden aparecer nuevas fuentes de contaminación, aunque de tipología muy acotada, por lo que una vez condensada es necesario someterla a un nuevo proceso de purificación antes de ser consumida, así como añadirle las sales minerales que no tiene y que son beneficiosas para la salud.

La psicrometría es la rama de la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo y su efecto en los materiales y en el confort humano. Desde hace muchos años se conocen los diagramas psicrométricos que establecen la cantidad de vapor de agua que el aire es capaz de contener en función de su temperatura y presión. Estos diagramas también establecen el punto de rocio o temperatura a la que debe estar una superficie para que la humedad del aire empiece a condensar sobre ella. De esta manera es comúnmente conocido que, por ejemplo, sobre los evaporadores de los aires acondicionados se condensa una porción de la humedad del aire que pasa por ellos, siendo necesario evacuar esta agua recogida hacia desagües o recipientes.

En ambientes donde la humedad es un problema, se utilizan equipos deshumidificadores para secar el aire, muchos de los cuales son básicamente ddos termodinámicos por compresión, similares a un aparato de aire acondicionado, en los que se hace pasar el aire de la sala por el evaporador refrigerado y sale de la máquina más seco de como entró, recogiéndose en un depósito el agua condensada. Las máquinas simples para la obtención de agua potable por la condensación de la humedad del aire, por lo tanto, carecen hoy de novedad y de actividad inventiva, pero su utilización está muy restringida por el elevado coste energético y económico del litro de agua asi obtenido, que no puede normalmente competir con otros métodos de obtención o purificación de agua potable, como por ejemplo la ósmosis inversa o sistemas de ultrafiltración.

Para hacer estas máquinas rentables es necesario introducir mejoras técnicas que superen los problemas que actualmente tienen, transcendiendo algunas formas tradicionales de trabajar en el sector y superando algunos prejuicios técnicos observados en los equipos existentes en la actualidad. Uno de ellos es, sin duda, el elevado factor de by-pass o proporción de humedad del aire que atraviesa el evaporador sin haber entrado en contado con las superficies frías de sus placas o aletas y, por tanto, sin haberse condensado. Para tratar de solucionarlo se pueden utilizar condensadores con placas muy juntas, pero esto tiene el problema de que la pérdida de carga aerodinámica es muy grande, llegando incluso a producirse la paradoja de que la propia gota de agua condensada se convierte en un obstáculo para el paso del aire húmedo, sin mencionar la mayor facilidad para que el condensador se colmate de suciedad que impida totalmente el paso del aire.

Además, los sistemas de condensación más eficaces comienzan pronto a perder eficiencia por la cantidad de agua que albergan, principalmente en su parte inferior: el hecho de que las placas y tubos de un evaporador estén encharcadas es un verdadero problema, pues además de que la gota de agua dificulte el paso de aire por ocupar un espacio significativo entre las placas adyacentes, la gota está más caliente que la placa y dificulta la micro-condensación de nuevo vapor de agua. Para tratar de solucionar esto los fabricantes dotan a las placas de un recubrimiento hidrófugo que facilita la calda de la gota hacia la parte inferior donde se recoge el agua condensada, pero esto resulta insuficiente, y numerosos ensayos realizados en laboratorio muestran cómo la parte inferior de los e va poradores son prácticamente incapaces de condensar agua por encontrarse encharcados, lo que reduce en gran medida la eticacia de la máquina.

Por otra parte, desde antaño el agua condensada en los ciclos termodinámicos se considera normalmente un residuo indeseable que se desecha, por lo que su calidad no ha sido tenida en cuenta. Sin embargo, en las máquinas condensadoras destinadas a la potabilización del agua obtenida entran enjuego factores fundamentales de limpieza y salubridad del agua obtenida, por lo que resulta fundamental la limpieza profunda de las partes de la máquina con las que entra el agua en contacto, como por ejemplo el evaporador, consistiendo esta limpieza en muchas ocasiones en la inmersión de estos componentes en líquidos que consiguen la desinfección de cualquier tipo de bacterías y virus que se hayan podido albergar en ellas, y en la des-incrustación de sustancias o residuos que con el tiempo pueden haberse adherido a las placas y tubos. De esta forma, y habiéndose demostrado que la mera pulverización o proyección de estos líquidos no es suficiente para su limpieza profunda, la inmersión del evaporador en estos líquidos desinfectantes y desincrustantes resulta actualmente imposible, pues las aberturas frontal y trasera para el paso del aire impide su confinamiento volumétrico, resultando además imposible desmontar el evaporador pues las tuberías que lo alimentan de gas refrigerante o fluido caloportador son siempre fijas, habitualmente tuberías de cobre soldadas entre las placas del evaporador.

Otra cuestión que no ha sido tratada hasta la fecha por parte de los fabricantes de máquinas condensadoras y potabilizadoras de la humedad del aire es que, si bien el agua obtenida es muy pura, en ambientes con aire contaminado, como el de las grandes ciudades, puede contener algunos contaminantes como sustancias en suspensión y gases disueltos como el CO ₂ . Las sustancias en suspensión de elevado tamaño no presentan normalmente problemas pues son eliminadas con relativa facilidad con filtros y membranas, pero las partículas más finas, como las producidas por los motores de combustión interna, las atraviesan sin problema y acaban finalmente en el agua que vamos a beber, al no poderse filtrar tampoco por los filtros de agua más finos a nivel comercial.

Pero sin duda los sistemas actuales resultan aún más ineficaces para eliminar los gases disueltos. El efecto más común del dióxido de carbono disuelto es la obtención de agua acidificada y con alta conductividad, que puede llegar a convertirla en no potable. Existen en el mercado diversos métodos para eliminar el CO ₂ en el agua, como el uso de sustancias calizas que provocan la decantación de carbonatos y bicarbonatos, el uso de contadores de membrana de muy baja porosidad, etc., todos ellos métodos eficientes pensados para una producción en línea, pero no adecuados para equipos de condensación atmosférica y con pequeñas producciones de agua potable.

En otro orden de cosas, el ciclo frigorífico por absorción, aunque de peor rendimiento que el de compresión, es utilizado en ocasiones cuando se dispone de una fuente calorífica barata, como pueden ser paneles termosolares, pero su utilización presenta grandes desventajas para la obtención industrial de agua condensada, como puede ser el lento enfriamiento del evaporador, una temperatura que en ocasiones no alcanza el punto de rocío de la humedad del aire, un funcionamiento y rendimiento condicionado por la cantidad de calor o por la luminosidad del dia si se utilizan paneles termosolares, o similares. Por estas razones no se conoce ningún ciclo por absorción para la condensación de la humedad del aire y existe un común acuerdo en la comunidad científica en que estos ciclos son completamente ineficaces para la deshumidificación de espacios.

Otras inadecuaciones de las máquinas de condensación y potabilización del agua existentes actualmente es que sus fabricantes no llegan a comprender que, de manera sinérgica, estas máquinas podrían satisfacer el suministro de más cantidad de agua potable de forma muy barata con otras fuentes de agua, pues nuestros estudios han demostrado que:

• El agua de lluvia tiene unas características físico-químicas y biológicas muy similares al agua condensada, por lo que el sistema de potabilízación es idéntico, y su obtención es mucho más barata energéticamente, pues el proceso de condensación consume mucha más energía que el de potabilización.

• Estas máquinas o equipos se han de situar en zonas habitadas donde habitualmente existen fuentes de agua, aunque con un gran número de contaminantes que la hacen insalubre, y el ciclo termodinámico por compresión genera una enorme cantidad de calor residual que se evacúa por el aire y no se aprovecha de ninguna manera. Este calor, sin duda, podría ser aprovechado para evaporar agua contaminada, produciéndose su destilación y acumulándose en el depósito intemo de la máquina, ya que el agua así obtenida tiene también unas características físico-químicas y biológicas muy similares a las del agua condensada.

Existen algunos equipos movidos por ciclos termodinámicos por compresión destinados a la condensación de la humedad del aire, que han sido protegidos mediante patente, y en la Clasificación International de Patentes se recogen principalmente en los epígrafes E 3B 3/28 (Instalaciones o procedimientos para obtener, recoger o distribuir agua a partir de la humedad atmosférica) y B01D 5/00 (Procedimientos o aparatos físicos o químicos en general para la condensación de vapores), aunque otros, sin estar protegidos por títulos de propiedad industríal, figuran en catálogos comerciales y pueden comprarse a proveedores especializados. Otro epígrafe donde se han localizado patentes que podrían tener algo que ver con alguna de las mejoras técnicas descritas en la presente es el F24F 3/14 (deshumidificación del aire para el acondicionamiento del mismo).

En ninguna de estas fuentes consultadas ha apareado ningún equipo para la condensación y potabilización de la humedad del aire con mejoras técnicas como las que se describen a continuación ni ninguna solución para mejorar de forma efectiva los problemas descritos.

Existen algunas patentes y modelos de utilidad para la condensación simple de la humedad del aíre. Por ejemplo, el modelo de utilidad español U200800582 describe un equipo transportable sobre camión para obtención de agua a partir de la humedad del aire. La patente europea con extensión internacional PCT/ES2005/000471 "Method of obtaining water from an atmospheric air mass and machine for obtaining water by condensing the moisture from an air mass" describe un equipo de similares características, si bien en el IET se aprecia que sus reivindicaciones están anticipadas por documentos previos, como la patente WO 1997016682 A1, "Conditioner with accompanying output of water by condensation of atmospheric moísture ^* |

Estas y otras referencias analizadas presentan equipos pensados para la condensación y potabilización de la humedad del aire, pero en ningún momento plantean soluciones técnicas como las que se presentan aqui para la mejora de su eficiencia lo suficiente como para hacerlas rentables económica y energéticamente, y menos aún un equipo para lograrlo.

Dada la importancia de la obtención de agua potable en cantidades comerciales, algunos fabricantes de equipos especiales tienen en sus catálogos aparatos industriales para la condensación de la humedad del aire. Después de analizar todos estos equipos, y tras utilizar varios de ellos, se puede afirmar que ninguno permite la obtención de agua en condiciones rentables y competitivas con otros métodos, y que carecen por completo de las características y ventajas del equipo que aquí se describe. De hecho, su clara inadecuación al objetivo pretendido es el origen de la necesidad de realizar las investigaciones que han dado como fruto esta invención.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El objetivo principal pretendido con la invención es la consecución de una máquina condensadora y potabilizadora de la humedad del aire provista de mejoras técnicas sobre las actuales para hacerla viable desde el punto de vista económico y con garantias de salubridad, de forma que pueda ser una alternativa comercial a los actuales métodos de obtención de agua potable de consumo e industrial.

La invención que se ha desarrollado para resolver los problemas expuestos y satisfacer los objetivos planteados es un sistema formado por un ciclo termodinámico con ventilación forzada por depresión de manera que el aire del ambiente, con una temperatura y humedad determinada, es obligado a pasar por el evaporador del equipo, cuyas paredes están trías y sobre las que condensa un porcentaje de su humedad. De esta manera, el aire queda más seco y trio que como entiró. Tras su paso por el evaporador, el aire atraviesa el condensador del sistema, donde es calentado a la vez que se enfría el fluido caloportador para permitir el funcionamiento del ciclo termodinámico y, tras atravesar los ventiladores, el aire que sale de la máquina es devuelto al ambiente, habiendo dejado en el evaporador gran parte de su humedad.

Para su correcto funcionamiento, y como ocurre en la mayor parte de los ciclos termodinámicos de estas características, entre el condensador y el evaporador se sitúa un compresor inverter que mueve el fluido caloportador. y una válvula de laminación que permite la evaporación del mismo, y dispone de un sistema eléctrico y de control que gestiona el funcionamiento del equipo. De esta forma, de acuerdo con la invención:

-bajo el evaporador se sitúa un colector de agua sobre el que caen las gotas de agua condensada, que son enviadas a un depósito gracias a una bomba, donde se sitúa un sistema depurador y potabilizador de agua que la prepara para el tipo de consumo a que esté indicado.

-si bien el agua condensada tiene una gran pureza, en su tránsito de las lamas y tubos del evaporador a la bandeja colectora puede haberse mezclado con algunas partículas contenidas en el aire, por lo que una bomba hidráulica la hará pasar por unos filtros de sedimentos de 20 μm, 10 μm y 5 μm donde se quedarán las partículas más grandes, como polvo, polen o similar, asi como por un sistema de desinfección del agua, como es una lámpara de luz ultravioleta, que destruirá cualquier bacteria, virus, etc. que pueda contener. El agua así purificada será almacenada en un depósito intemo, esperando ser consumida, constituyendo asi el primer circuito de agua de la máquina.

-cuando el consumidor abre el grifo de consumo, cae la presión del segundo circuito, lo cual es detectado por un sensor de presión de agua, que activa una segunda bomba hidráulica que toma el agua del depósito interno y la hace pasar por un filtro de carbono -que elimina cualquier olor o sabor que pudiera haber adquirido el agua mientras permanecía en el depósito intemo- y por un filtro mineralizador -que le añade los minerales necesarios para la salud y de los que se desprendió cuando fue evaporada por el sol-, así como por una segunda lámpara de luz ultravioleta para que llegue al consumidor con la máxima calidad física, química, biológica y organoléptica.

-la cantidad de salea minerales contenidas en el agua, es decir, su dureza, puede ser regulada de manera automática según los gustos del consumidor, ya que alrededor del filtro mineralizador se sitúa una bifurcación o by-pass con una electroválvula proporcional o absoluta que permite pasar más o menos cantidad de agua a través del filtro mineralizador, aumentando o disminuyendo su dureza. Una vez atravesado el filtro mineralizador y el by-pass, el agua de ambos lazos se vuelve a juntar y en ese punto se sitúa un sensor de dureza, conductividad eléctrica o medidor de sales disueltas (TDS de las siglas en Inglés Total Dissolved Solids), que indica automáticamente a la electroválvula del by-pass la proporción de apertura que da la dureza correcta al agua.

-para evitar que la segunda bomba se ponga repetidamente en funcionamiento cuando el grifo de consumo es abierto, el segundo circuito de agua está dotado de un acumulador hidroneumático que mantiene la presión del circuito y le proporciona pequeñas cantidades de agua sin que la bomba segunda tenga que arrancar.

-para mantener el agua del depósito en perfectas condiciones aun durante largos periodos de tiempo sin funcionamiento, de manera periódica la segunda bomba se activará sacando agua del depósito de agua y la hará retomar al mismo después de pasar por la lámpara ultravioleta del circuito 1 , de manera que periódicamente esté en movimiento, oxigenándose y purificándose por si de alguna manera pudiera haber llegado alguna bacteria o virus al depósito intemo.

-de manera adicional, el sistema está equipado con uno o varios depósitos extemos que le permitieran almacenar más cantidad de agua, estando éstos dotados de sus respectivas bombas hidráulicas y sensores de nivel (no representados en los dibujos), y teniendo las mismas características y funcionalidades que el depósito interno, como es la recirculación para mantenerla en óptimas condiciones durante largos periodos de tiempo sin consumo.

-para evitar que las partículas más grandes que pueda contener el aire lleguen al evaporador y contaminen el agua allí condensada, la máquina dispone de un filtro de aire, pero éste no puede evitar que las más pequeñas lo atraviesen y acaben en el agua, siendo retenidas en ios filtros de agua las partículas mayores de 5 μm. Sin embargo, las menores de este tamaño atravesarán los filtros y acabarán siendo ingeridas por el usuario. Para evitar esta situación, el equipo dispone de un ionizador de partículas tras el filtro de aire, que hará que hasta las partículas más pequeñas más pequeñas sin que se produzca una pérdida de caiga aerodinámica, que reduciría la cantidad de aire que entrara en la máquina, y por tanto su rendimiento.

-el equipo también está dotado de un sistema de monitorización y reducción de la cantidad de CO ₂ disuelta en el agua condensada. que está formado por un sensor de CO ₂ que monítoriza la calidad del aire húmedo que entra en la máquina, armando una señal al autómata que la gobierna cuando su presencia supera ciertos niveles considerados como peligrosos o nocivos, habiéndose establecido este nivel en 0,045 % ó 450 ppm, gracias a las investigaciones llevadas a cabo para el desarrollo de este equipo, nivel todavía salubre pero a partir del que la fijación de CO ₂ comienza a ser inaceptable para los desarrolladores de la invención. Llegados o traspasado ese nivel, el autómata ordena aumentar la presión y velocidad de la bomba hidráulica del primer circuito que recoge el agua del colector y la almacena en el depósito, de forma que el agua es propulsada a velocidades por encima de los 2 m/s antes de chocar bruscamente y burbujear en el depósito de almacenamiento, liberando parte de los gases contenidos en ella. De forma adicional un sensor de pH en linea comprueba la calidad del agua antes de ser consumida por los usuarios, impidiendo su suministro y avisando al consumidor de la inconveniencia de su ingesta si supera los limites marcados como admisibles por las autoridades sanitarias de cada país donde se instale el equipo. -para permitir la limpieza profunda del evaporador mediante su inmersión en líquidos que provoquen la desinfección de cualquier tipo de bacteria, virus e incrustaciones de sustancias o residuos que puedan haberse adherido a las placas y tubos durante el funcionamiento, el evaporador comprende una envolvente perimetral estanca, fija o desmontable, que abarca sus laterales, comprendiendo, al menos, una tapa estanca inferior desmontable con medios de fijación a la salida inferior del mismo y que lo encierren completamente, de manera que conformen entre todas una cubeta o recipiente cerrado con la única apertura por la parte superior, de manera que se pueda verter sobre dicho recipiente el agente químico limpiador, quedando el o los intercambiadores de calor totalmente sumergidos en él, pudiéndose retirar dichas placas o cerramiento cuando se ha acabado la limpieza. De modo alternativo las placas se podrían sustituir por láminas de plástico que al unirse por los extremos conformen una bolsa de plástico estanca que alberge el o los intercambiadores de calor en su interior permitiendo su llenado de las sustancias químicas limpiadoras para que queden sumergidos en ella.

De esta forma, se obtienen las siguientes ventajas:

-obtener un agua de gran pureza y calidad, con las características físicas, químicas y biológicas más adecuadas,

-mantenerla en perfectas condiciones de almacenamiento con independencia del tiempo que pueda pasar el agua almacenada sin ser consumida

-dotar al agua siempre del nivel de dureza seleccionada por el usuario, con independencia de que el filtro mineralizador vaya reduciendo su carga.

-hacer llegar al evaporador un aire muy filtrado con independencia de la situación atmosférica en que se encuentre situada la máquina, con partículas en suspensión de distinto tamaño,

-evitar que altas concentraciones de CO ₂ puedan afectar a la calidad del agua -permitir la limpieza periódica en profundidad del evaporador por inmersión total en liquido desinfectante y desincrustante.

Pero además de estas innovaciones que permiten que el agua obtenida sea de ia máxima calidad posible, el equipo está dotado de otras que mejoran su rendimiento y su eficiencia energética para hacerla muy competitiva respecto a otros medios de purificación del agua. Asi, de acuerdo con la invención:

-el equipo tiene una disposición particular de las placas del evaporador que se colocan para repartir el frío de los tubos por los que pasa el freón, consistente en su colocación no continua en toda su profundidad sino contrapeada, que ha sido concebido para que sin aumentar significativamente la pérdida de carga aerodinámica, divida el flujo de aire que pasa entre cada dos caras del evaporador con el objetivo de disminuir el "factor de bypass", aumentando el porcentaje de moléculas de vapor de agua que chocan y condensan contra las paredes Mas del evaporador.

-con el mismo fin se ha estampado en la parte final del evaporador una forma sinuosa en forma de "S" a modo de perfiles rompedor de gotas para crear una turbulencia aerodinámica que haga chocar un porcentaje de las moléculas restantes de agua contra la placa fría, lo que aumenta aún más la eficiencia y rendimiento del evaporador.

-para retirar la gota de agua del evaporador haciendo que caiga a la bandeja colectora lo más rápidamente posible y permitir que pase el aire más libremente por el evaporador y que nuevas moléculas de agua se condensen sobre sus lamas, se le ha dotado de un dispositivo que periódicamente produce una vibración en el evaporador, de manera que las gotas condensadas bajen más rápidamente hasta la bandeja colectora. Alternativamente, se puede instalar un compresor de aire que dé cortos y periódicos impulsos de aire a presión desde la parte superior del evaporador haciendo que la gota de agua caiga más rápidamente hacia el depósito colector de agua, des-encharcando de la misma manera la parte inferior de las lamas del evaporador.

-se ha previsto de forma auxiliar u opcional que, entre el evaporador y el condensador del ciclo de refrigeración por compresión, se sitúa el evaporador de un ciclo frigorífico por absorción, de manera que la máquina se convierte en un sistema termodinámico híbrido por compresión y por absorción. El ciclo por absorción está preparado para aprovechar el calor de alguna fuente barata o gratuita, como pueden ser paneles termosolares, que se sitúan en la proximidad de la máquina. Esta combinación resulta muy adecuada, pues los condensadores de humedad atmosférica están indicados para zonas geográficas donde existe alta humedad y temperatura, condiciones también especialmente adecuadas para los ciclos por absorción, aunque éstos únicamente podrían funcionar durante el día. Para conseguir que el sistema híbrido sea eficiente ha sido necesario introducir un sistema de control que gestiona el arranque alternativo o simultáneo de cada uno de estos ciclos termodinámicos en función de dos grupos de parámetros: a) parámetros propios de la máquina:

• volumen de agua condensada en el depósito, controlado por un sensor de nivel de líquido,

• demanda instantánea de agua, controlada por la electroválvula de salida del agua del depósito, • luminosidad sobre los paneles solares, controlado por ejemplo por un fotómetro o luxómetro, o termómetro sobre la fuente de calor del condensador del ciclo termodinámico por absorción, de manera que el controlador pueda calcular el potencial de obtención de frío en el evaporador por absorción, y la velocidad con la que el evaporador puede llegar a tener la temperatura de roclo,

• temperatura del evaporador por absorción, para ver si su temperatura es suficiente como para condensar la humedad del aire que pasa a su través,

• temperatura punto de roclo instantánea, indicada por ejemplo por un transmisor de punto de rocío o calculada por el controlador al combinar la temperatura y humedad del aíre del ambiente, para lo que se dispone de un termómetro y un higrómetro. b) parámetros externos, enviados ai controlador por ejemplo por internet:

• temperatura punto de rocío prevista en las siguientes horas, en caso de tener acceso a la previsión meteorológica, para calcular en qué momento del día será más barato energéticamente el litro de agua condensada,

• coste instantáneo de electricidad, en caso de tener acceso a los datos de la compañía eléctrica suministradora, para poder calcular junto con la temperatura prevista de roclo cuál es el momento del día en que será más barato económicamente el litro de agua condensada,

• demanda esperada de agua, en caso de conocer la demanda horaria histórica, para calcular sí es posible esperar a momentos más baratos de obtención de agua o si, a pesar del precio económico y medioambiental, es necesario arrancar los ciclos termodinámicos a media o plena potencia.

-la tapa superior del conjunto se ha dispuesto en forma de embudo de manera que pueda recolectar el agua de lluvia que cae sobre ella, de manera que ésta pueda ser enviada a la bandeja colectora de agua bajo el evaporador y proceder a su purificación siguiendo las mismas etapas que el agua obtenida por condensación, pues el agua de lluvia tiene unas características físico-químicas y biológicas muy similares al agua condensada. De manera adicional el sistema puede estar dotado de un depósito de agua de lluvia recogida de los tejados de las viviendas adyacentes para

-también se ha dotado al sistema de un sensor de lluvia que apaga el ciclo de refrigeración por compresión cuando empieza a llover o cuando se dispone de agua de lluvia almacenada en su depósito, pues el proceso de condensación consume mucha más energía que el de potabilización, abaratando sustancialmente el coste del litro de agua potable obtenida.

-también tiene la posibilidad de aprovechar la gran cantidad de calor que desprende el compresor y el ciclo por compresión para que a la vez que se refrigera el calor desprendido pueda destilar, y por tanto purificar, una corriente de agua no potable, contaminada o de dudosa salubridad que pudiera hacerse llegar hasta la máquina procedente de alguna fuente exterior. En esta configuración, en la parte inferior de un depósito preparado a tal efecto se sitúa un intercambiador de calor que queda sumergido cuando se hace llegar el agua a purificar, y en la parte superior se dispone una tapa a modo de superficie lisa e indinada, como por ejemplo un cristal, que recoge y conduce las gotas condensadas sobre su superficie hasta la bandeja colectora de agua bajo el evaporador del ciclo por compresión para terminar su adecuación al consumo humano siguiendo las mismas etapas que el agua obtenida por condensatión, pues el agua asi evaporada o destilada tiene unas características físico-químicas y biológicas muy similares ai agua condensada de la humedad del aire.

-para los equipos que se sitúen muy cerca de viviendas se ha previsto la posibilidad de que el aire frío y seco que sale del evaporador, en vez de ser conducido directamente para atravesar el condensador del ciclo por compresión, pueda ser desviado hacía alguna dependencia de la vivienda, de manera que sea aprovechado como un aire acondicionado. En esta opción o disposición se situará entre evaporador y condensador una compuerta de desvio del aire frió y un ventilador para el aire frío que por depresión haga pasar el aire exterior a través del evaporador, y que sea conducido al interior de la vivienda a través de un conducto de aire frío.

-para los mismos equipos situados cerca de viviendas también se ha previsto la posibilidad de que el aire caliente que sale del condensador sea también aprovechado para calentar alguna estancia interior, como un baño, sauna, etc., o para calentar el depósito de agua sanitaria de la casa utilizado, por ejemplo, para las duchas de la vivienda. En esta opción, a la salida del ventilador del sistema frigorífico por compresión se situará un conducto de aire caliente que lo lleve al interior de la vivienda.

-además de suministrar el agua a temperatura ambiente, el equipo tiene también la posibilidad de suministrar el agua caliente o fría, aprovechando el calor y frío residual que desprende la máquina, evitando así el gasto energético posterior de tener que acondicionar térmicamente el agua de consumo. Par ello se dispone de un grifo de agua fría al que llega el agua después de haber pasado por un serpentín situado tras el evaporador del ciclo frigorífico por compresión procedente del segundo circuito de purificación de la máquina, tras haber pasado por los filtros de carbono, mineralización y segunda lámpara ultravioleta. De igual manera, se dispone de un grifo de agua caliente alimentado por agua que ha pasado por un serpentín situado tras el condensador del ciclo frigorífico por compresión, procedente igualmente del segundo circuito de potabilización de la máquina.

De esta forma, se obtienen las siguientes ventajas o mejoras energéticas y, por tanto, económicas en cuanto al coste del litro de agua potable obtenido:

-conseguir disminuir el factor de bypass y secar más el aire,

-desencharcar la parte inferior del evaporador, permitiendo que nuevas gotas de agua se condensen en su superficie,

-aprovechar el calor gratuito del calor intenso del sol existente en las zonas típicas donde se instala la máquina para incluir un sistema híbrido de refrigeración por compresión y absorción, aprovechando tanto datos instantáneos de la climatología local como los previstos para las próximas horas que le son comunicados a la máquina a través de internet, lo que junto con los datos de la demanda o consumo habitual esperada permitirá conectar o no el refrigerador por compresión, que tiene un consumo energético mucho mayor que el de absorción,

-permitir recoger y purificar el agua de lluvia recogida por la máquina, y por cualquier otra superficie como los tejados de los edificios cercanos, aprovechando el sistema de purificación existente en la máquina, lo que incrementa la producción de agua potable con un mínimo coste económico adicional, apagando incluso el compresor de la máquina cuando comienza a llover o se dispone de agua de lluvia en su depósito, -aprovechar la gran cantidad de calor que desprende el compresor y ciclo por compresión en su refrigeración, para que a la vez que el calor desprendido destile y purifique agua no potable con un mínimo coste económico adicional, pues posteriormente también se aprovecha el sistema de purificación de agua existente en la máquina,

-poder aprovechar el aire frío y seco que atraviesa el evaporador para conducirlo al interior de la vivienda o edificación cercana para refrigerar espacios y, de la misma manera, poder conducir el calor que sale del condensador para calefactar espacios interiores que lo requieran,

-aprovechar igualmente el frío residual y el calor residual de la máquina para enfriar o calentar el agua a suministrar a los usuarios a través de sendos grifos de agua fría y caliente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra la máquina simple condensadora y potabilizadora de agua, donde se aprecia que sobre un bastidor metálico (1) se sitúa un evaporador por compresión (2), un condensador (3) asociado, un compresor (4), un ventilador principal (6) que fuerza la entrada del aire a la máquina. Bajo el evaporador se sitúa un colector (9) de agua que recoge las gotas condensadas que son enviadas a un depósito de agua (10) a través de una bomba hidráulica primaria (11) del circuito primario, que la hace pasar por unos filtros de sedimentos (13) y una primera lámpara ultravioleta (14). Se muestra también una bomba hidráulica secundaria (12) del circuito secundario que toma el agua del depósito de agua (10) y la hace pasar por un filtro de carbono (16) y un filtro mineralizador (17) hasta llegar a un grifo de salida de agua (18). El equipo dispone de un sistema eléctrico (7) y un sistema de control (8) simple que gestiona el funcionamiento del equipo.

Figura 2.- Muestra un esquema de la conexión y funcionamiento de los dos circuitos de agua de la máquina. Asi, se aprecia cómo en el circuito primario el agua recogida en la bandeja del colector (9) es impulsada por la bomba hidráulica primaria (11) a través de tres filtros de sedimentos (13) de 20μm , 10μm y 5μm , y una primera lámpara ultravioleta (14) hasta llegar al depósito de agua (10). Aquí comienza el circuito secundario, en el que una bomba hidráulica secundaria (12) toma el agua del depósito de agua (10) y la hace pasar por un filtro de carbono (16), un filtro mineralizador (17) y una segunda lámpara ultravioleta (15) hasta llegar al grifo de salida de agua (18) de consumo. Para mantener la presión del circuito se sitúa un sensor de presión del agua (19) y un tanque de presión o tanque de acumulación hidroneumático (20). Se aprecia cómo para poder regular la cantidad de sales disueltas se ha dispuesto un bypass con una electroválvula (22) alrededor del filtro mineralizador (17) que es regulada por un sensor de dureza (23), un sensor de conductividad o TDS. Se muestra también un sensor de pH (27) en el circuito secundario. Por último, se aprecia cómo se ha dispuesto un lazo de recirculación del agua, que es tomada del depósito de agua (10) por la bomba hidráulica secundaria (12) y gracias a una electroválvula (22) se hace pasar por la primera lámpara ultravioleta (14) del circuito primario hasta volver al depósito de agua (10).

Figura 3.- Muestra una máquina como la descrita en la Figura 1 , que dispone de un filtro de aire (24) y un ionizador (25) de aire por el que pasa el aire antes de entrar en el evaporador por compresión (2). También se muestra un sensor de CO ₂ (26) que mide la calidad del aire ambiente.

Figura 4 y Figura 4A.- Muestra un detalle del conjunto formado por el evaporador por compresión (2), el condensador (3) y el colector (9) de agua sobre el que ensamblan unas placas perimetrales (28) conformando una cubeta únicamente abierta por la parte superior donde se podrá verter un líquido desinfectante y desincrustante para realizar la limpieza profunda del evaporador por compresión (2) y condensador (3).

Figura 5 y Figura 5A - Muestra un detalle en perspectiva y en planta de la disposición de unas lamas (29) del evaporador por compresión (2) alrededor de unos tubos de freón (31) contrapeadas, teniendo la última parte un contomo sinuoso en forma de "S" a modo de un perfil rompedor de gotas (30).

Figura 6.- Muestra una máquina como ia descrita en la Figura 1, que dispone de un vibrador (32) unido físicamente al evaporador por compresión (2) que proporciona una vibración que hace caer la gota de agua condensada en las lamas (29) del citado evaporador, y un compresor de aire con un difusor (33) que da cortos y periódicos impulsos de aire a presión desde la parte superior del evaporador por compresión (2) batiendo que la gota de agua caiga más rápidamente hacia el colector (9) de agua.

Figura 7.- Muestra la máquina condensadora y potabilizadora como la descrita en la Figura 1 donde se aprecia además la incorporación de un evaporador por absorción (34), unos paneles termosolares (35) o condensador por absorción, y un equipo de intercambio por absorción (36). Además, se incluyen sensores como un higrómetro (37), un termómetro (38), un barómetro (39) y un fotómetro (40). Además, de un sistema de control inteligente (41) que dispone de un módulo de conexión a internet (42).

Figura 8 - Muestra una máquina condensadora como la descrita en la Figura 1 a la que se ha dotado de una tapa (44) o cubierta superior en forma de embudo para recoger el agua de lluvia, y un sensor de lluvia (46).

Figura 9.- Muestra un depósito de agua no potable (47) que dispone de un intercambiador de calor sumergido (48) que refrigera el compresor (4) y el ciclo termodinámico de la máquina, el cual evapora el agua que es recogida por una superficie superior condensadora (49) del agua destilada que la envía al colector (9) situado bajo el evaporador por compresión (2).

Figura 10.- Muestra una máquina condensadora como la descrita en la Figura 1 en la que el aire frío y seco que ha atravesado el evaporador por compresión (2) gracias a la depresión provocada por un ventilador secundario (51) es enviada al interior de la vivienda a través de un conducto secundario (52), y el aire caliente que atraviesa el condensador (3) por la acción del ventilador principal (6) es enviado al interior de la vivienda a través de un conducto primario (53).

Figura 11 y Figura 11 A.- Muestra como un grifo de agua fría (54) es alimentado por una tubería con un primer serpentín (55) que se coloca tras el evaporador por compresión (2) de la máquina y, a su vez, un grifo de agua caliente (56) es alimentado por un segundo serpentín (57) que se sitúa tras el condensador (3) de la máquina.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN La realización específica que a continuación se considera es una de entre las muchas que la presente invención puede adoptar. En las figuras puede observarse cómo el conjunto está formado por un bastidor metálico (1) donde se sitúan la mayor parte de los componentes de un ciclo termodinámico por compresión optimizado, como es un evaporador por compresión (2), un condensador (3), un compresor (4) de refrigerante o fluido caloportador, una válvula de laminación (5) y un ventilador principal (6) que fuerza la entrada del aire a la máquina y un sistema eléctrico (7) y un sistema de control (8) que gestiona el funcionamiento del equipo. Asi, de acuerdo con la invención:

-bajo el evaporador por compresión (2) se sitúa un colector (9) de agua que recoge las gotas condensadas que son enviadas a un depósito de agua (10) a través del circuito primario, formado por una bomba hidráulica primaria (11), que hace pasar el agua por unos filtros de sedimentos (13) de 20 μm, 10 μm y 5 μm, y una primera lámpara ultravioleta (14). El equipo dispone también de un circuito secundario, en el que una bomba hidráulica secundaria (12) toma el agua del depósito de agua (10) y la hace pasar por un filtro de carbono (16), un filtro mineralizador (17) y una segunda lámpara ultravioleta (15) hasta llegar a un grifo de salida de agua (18) de consumo. Para mantener la presión del circuito dispone también de un sensor de presión del agua (19) y un tanque de presión o un tanque de acumulación hidroneumático (20). Para poder regular la cantidad de sales disueltas está equipado con un bypass alrededor del filtro mineralizador (17) con una electroválvula (22) que es regulada por un sensor de dureza (23), un sensor de conductividad o TDS, disponiendo además de un sensor de pH (27).

También está dotado de un lazo de recirculación del agua, que es tomada del depósito de agua (10) por la bomba hidráulica secundaria (12) y gracias a una electroválvula se hace pasar por la primera lámpara ultravioleta (14) del circuito primario hasta volver al depósito de agua (10),

-para mejorar la calidad del aire que entra en la máquina que de un filtro de aire (24) y un ionizador (25) por el que pasa el aire antes de entrar en el evaporador por compresión (2), asi como de un sensor de CO ₂ (26) que mide la calidad del aire ambiente y da aviso al sistema de control (8) de la máquina para aumentar la presión y la velocidad de la bomba hidráulica primaria (11) de manera que cuando ésta llega al depósito de agua

(10) de almacenamiento choca bruscamente y burbujea, liberando parte de los gases contenidos en ella. Además, los sensores de pH (27) y el sensor de dureza (23), el sensor de conductividad o TDS en linea, comprueban la calidad del agua antes de ser consumida por los usuarios, impidiendo su suministro y avisando al consumidor de la inconveniencia de su ingesta si supera los límites marcados como admisibles por la presencia de cantidades inaceptables de CO ₂ disuelto en ella considerados como peligrosos o nocivos, habiéndose establecido este nivel en 0,045 % ó 450 ppm, gracias a las investigaciones llevadas a cabo para el desarrollo de este equipo, nivel todavía salubre pero a partir del que la fijación de CO ₂ comienza a ser inaceptable para los desarrolladores de la invención, -para permitir la limpieza en profundidad de los intercambiadores de calor el sistema está realizado de tal manera que sobre el colector (9) de agua se puedan ensamblar y desmontar unas placas perimetrales (28) estancas de manera que contengan al evaporador por compresión (2) y al condensador (3), conformando una cubeta únicamente abierta por la parte superior donde se podrá verter un liquido desinfectante y desincrustante para realizar su limpieza en profundidad por inmersión,

-para reducir el factor de by-pass unas lamas (29) del evaporador por compresión (2) alrededor de unos tubos de freón (31), se sitúan de forma contrapeada para dividir el flujo de aire sin aumentar la pérdida de carga de forma apreciable, habiéndose estampado en la última lama una forma sinuosa en forma de "S" a modo de un perfil rompedor de gotas (30), -para evitar que el agua se estanque sobre la parte inferior del evaporador por compresión (2) encharcándolo e impidiendo que nuevas gotas de agua se condensen sobre él se ha instalado un vibrador (32) que proporciona una vibración que hace caer la gota de agua condensada en las lamas del evaporador, y un compresor de aire con un difusor (33) en la parte alta del evaporador por compresión (2) que da cortos y periódicos impulsos de aire a presión desde la parte superior del evaporador haciendo que la gota de agua caiga más rápidamente hacia el depósito colector (9) de agua,

-el equipo puede disponer también de ciclo termodinámico por absorción para aprovechar el calor intenso del sol que suele existir en las zonas climáticas más adecuadas para este tipo de máquinas. Este ciclo por absorción es ensamblado sobre el ciclo por compresión, constituyendo un sistema híbrido que aprovecha las ventajas de cada uno de ellos y compensa las desventajas respectivas. De esta manera se incluye sobre la máquina un evaporador por absorción (34) del equipo que se introduce entre el evaporador por compresión (2) y el condensador (3) del ciclo por compresión, unos paneles termosolares (35) y un equipo de intercambio de intercambio por absorción (36). Bajo los evaporadores se sitúa de igual forma el colector (9) de agua conectado a los circuitos primario y secundario de purificación. Para su conecto funcionamiento el conjunto está dotado de distintos sensores como un higrómetro (37), un termómetro (38), un barómetro (39) y un fotómetro (40). que permite conocer la idoneidad de conectar el ciclo por absorción y disminuir la intensidad del de compresión. Además, un sistema de control inteligente (41) dispone de un módulo de conexión a internet (42) para realizar un control eficiente del conjunto, ya que además de los datos instantáneos de la climatología local obtenidos por los sensores, el equipo utiliza la previsión climatológica de las próximas horas que le son comunicados a la máquina a través de internet, lo que junto con los datos de la demanda o consumo de agua habitual esperada y el nivel de agua almacenada permitirá conectar o no el refrigerador por compresión, que tiene un consumo energético mucho mayor que el de absorción,

-también dispone de ios elementos necesarios para recoger y purificar el agua de lluvia. caída ésta en la máquina sobre una tapa (44) o cubierta superior ejecutada en forma de embudo o sobre cualquier otra superficie como los tejados de los edificios cercanos, aprovechando el sistema de purificación existente en la máquina, lo que incrementa la producción de agua potable con un mínimo coste económico adicional, apagando incluso el compresor de la máquina cuando un sensor de lluvia (46) detecta que comienza a llover o se dispone de agua de lluvia en un depósito de agua no potable (47),

-además dispone de elementos para aprovechar la gran cantidad de calor que de manera residual desprende el compresor (4) y el ciclo termodinámico en su refrigeración, para que a través de un intercambiador de calor sumergido (48) en un depósito de agua no potable (47) evapore o destile y purifique el agua que es recogida por una superficie superior condensadora (49) del agua destilada que la envía al colector (9) situado bajo el evaporador por compresión (2) del sistema aprovechando todo el sistema de purificación de agua existente en la máquina, ya que el agua asi destilada y la condensada por la máquina tienen características muy similares,

-de manera adicional se han dispuesto los sistemas para poder aprovechar el aire frío y seco que atraviesa el evaporador por compresión (2) para conducirlo al interior de la vivienda o edificación cercana para refrigerar espacios, gracias a la depresión provocada por un ventilador secundario (51 ) que alimenta un conducto secundario (52) de aire frío que lo lleva hasta el lugar de consumo. Igualmente, el aire caliente que atraviesa el condensador (3) por la acción del ventilador principal (6) es enviado al interior de la vivienda a través de un conducto primario (53) para calefactar espacios que lo requieran como baños o para calentar el agua sanitaria de la vivienda, -de forma similar a lo anterior, la máquina puede equiparse elementos para aprovechar igualmente el frío residual y el calor residual de la máquina para enfriar o calentar el agua a suministrar a los usuarios, haciendo pasar el agua a través de una tubería con un primer serpentín (55) por la parte trasera del evaporador por compresión (2) y enviando esta agua ya refrigerada hasta un grifo de agua fría (54). De la misma manera el agua es conducida través de un segundo serpentín (57) por la parte trasera del condensador (3) hasta llegar a un grifo de agua caliente (56) evitando el coste energético de acondicionar térmicamente el agua de consumo.