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Patent Searching and Data


Title:
SYSTEM FOR FILTERING AND AERATING A BODY OF WATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/190699
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to systems for filtering and aerating bodies of water, specifically to systems for filtering and aerating lakes, lagoons and ponds. The system of the present invention comprises a reinforced modular removable installation structure, a vertical flow channel supplied by a stream of water coming from a hydraulic pump that guides the water towards a filter, and subsequently to a vertical outlet and a horizontal plastic mesh for oxygenating and filtering the water flowing towards a box for receiving water, wherein the hydraulic pump is powered by a series of solar panels. The horizontal plastic mesh comprises a corrugated plastic material with a series of perforations that increase the turbulence and dispersion of the flow area of the fluid, dividing the stream of fluid from a single stream into several streams, thus increasing the contact surface between the water and the air, and increasing the phenomenon of oxygenation of the treated water.

Inventors:
LÓPEZ MAGAÑA JUAN JOSÉ (MX)
Application Number:
PCT/MX2017/000051
Publication Date:
October 18, 2018
Filing Date:
April 26, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LOPEZ MAGANA JUAN JOSE (MX)
International Classes:
C02F1/20; C02F1/74
Domestic Patent References:
WO2002072485A22002-09-19
Foreign References:
US20070000841A12007-01-04
CN106007020A2016-10-12
US20050218074A12005-10-06
Attorney, Agent or Firm:
UHTHOFF-ORIVE, Francisco Javier (MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un sistema de filtrado y aireado de cuerpo de agua, caracterizado porque comprende:

una estructura de montaje desarmable modular reforzada; un canal de flujo vertical que es alimentado por un flujo de agua proveniente de una bomba hidráulica, en donde la bomba hidráulica impulsa el agua a través de un filtro; una salida vertical compuesta que dirige el agua proveniente de la bomba hidráulica y del filtro hacia una malla de plástico horizontal; y

un cajón para recibir agua que recibe el agua proveniente de la salida vertical compuesta y la redirige hacia un canal de descarga de flujo.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de montaje desarmable modular reforzada comprende varillas que conforman un cuerpo hueco en forma de paralelepípedo y medios de machihembrado y aseguramiento 23 que permiten reconfigurar la estructura de montaje desarmable modular reforzada.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de montaje desarmable modular reforzada comprende una sección superior que comprende una plataforma de acoplamiento para filtro, un barandal sencillo y un conjunto de paneles solares.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el conjunto de paneles solares está compuesto de tres paneles solares de aproximadamente 266 Watts cada uno.

5. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porgue el conjunto de paneles solares energiza a la bomba hidráulica.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro comprende una estructura de filtrado de camas empacadas intercambiables, y está constituida por un cuerpo removible que incluye en su interior cinco camas de materiales naturales separadas por mallas, primeramente, una cama de piedra poma separada por una malla y en contacto directo con una cama de jal con un tamaño promedio de partícula menor al de la piedra poma, una segunda cama de jal separada por una malla con un tamaño promedio de partícula menor al de la cama de jal anterior y una tercera cama de jal separada por una malla con un tamaño promedio de partícula el cual es inferior al de la cama de jal con la que está en contacto directo, para terminar de empacar dicho filtro, se pone una última capa de carbón natural separada por una malla en contacto directo con la tercer cama de jal.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la malla de plástico horizontal es de un material plástico con forma irregular ondulada y además comprende una serie de perforaciones de aproximadamente 0.5 cm a lo largo de la misma.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cajón para recibir agua comprende una varilla corrugada en cada esquina del cajón, en donde cada una de las varillas corrugadas comprende abrazaderas para unir la de montaje desarmable modular reforzada.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el canal de descarga de flujo es un tubo de aproximadamente 20 metros de largo con un ángulo de inclinación.

Description:
SISTEMA DE FILTRADO Y AIREADO DE CUERPO DE AGUA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a sistemas de filtrado y aireado de cuerpos de agua, específicamente a sistemas de filtrado y aireado para lagos, lagunas y estanques.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En la actualidad uno de los principales problemas ambientales consiste en la contaminación acuífera por parte del ser humano, particularmente del agua continental o agua dulce, la cual está presente en ríos, arroyos, lagos, lagunas, etc. Algunas de las soluciones propuestas para contrarrestar este problema comprenden diversos acercamientos, como por ejemplo, normatividades para las industrias que descargan residuos a dichos cuerpos de agua, otro de los acercamientos son los equipos de limpieza, purificación y biorremediación, los cuales comprenden estructuras y mecanismos complejos para realizar el tratamiento del agua, convencionalmente dichos equipos se integran dentro de plantas de tratamiento de agua que conllevan un proceso completo para poder realizar dicho tratamiento, teniendo el inconveniente de requerir instalaciones especializadas y de mano de mantenimiento constante, en donde el montaje de dichas instalaciones especializadas tiende a ser complejo, además de requerir ubicaciones acondicionadas o especializadas.

Tomando en cuenta los problemas antes mencionados, se ha desarrollado el sistema de la presente invención que comprende una estructura para montaje del sistema de filtrado y aireado que es de fácil montaje y no requiere de terreno y/o lugares especializados o acondicionados, pudiéndose instalar dentro del cuerpo de agua y teniendo un funcionamiento autónomo que sólo requiere un mantenimiento programado para asegurar su correcto funcionamiento, permitiendo la biorremediación del cuerpo de agua con un funcionamiento constante del sistema, el cual no requiere un transporte de agua de dicho cuerpo a alguna instalación para su tratamiento.

En la actualidad, existen algunos sistemas de filtrado y aireado como es el caso de la solicitud de patente US 2013/13826522 Ά de Galletta Robert J. titulado como "Métodos y Aparatos para la aeración de un medio líquido y un sistema de tratamiento de medio líquido", el cual describe un aparato y/o dispositivo de aireado, su implementación y construcción tecnológica. Sin embargo, el aparato de dicha solicitud de patente dista completamente de la invención propuesta ya que dicho aparato comprende una estructura en forma de domo que flota sobre la superficie del cuerpo de agua, de esta manera impidiendo incluir medios para dosificar el agua tratada en una ubicación alejada de la entrada de flujo al aparato y además reduciendo considerablemente el rendimiento del aparato. De igual manera, al ser un aparato flotante, el mismo está expuesto a atascamientos e incluso no es aplicable en cuerpos de agua donde exista una corriente de flujo, como por ejemplo, ríos.

Así mismo, el principio tecnológico en el que se basa el aparato de la solicitud de patente US 2013/13826522 A comprende un par de discos que generan turbulencia en el líquido, logrando con esto la oxigenación del líquido que se encuentre presente en el área de mezclado, con lo cual se aprecia claramente que el principio de funcionamiento y construcción del aparato son completamente diferentes a los de la presente invención, puesto que la presente invención incluye un sistema que aprovecha la energía potencial del líquido y el efecto de la gravedad para lograr un aireado con una eficiencia muy por arriba del aparato propuesto en la solicitud de patente US 2013/13826522 A y de igual manera, el sistema de la presente invención aprovecha el uso del canal de flujo para lograr una remoción de sólidos, situación que es imposible en el aparato de Galletta.

Por otra parte, el documento WO 2007/103153 A2 de Brodd Gregory et al, titulado como "Métodos y Dispositivos para una aeración mejorada a partir de membranas sumergidas verticalmente orientadas' describe medios de flujo vertical para realizar una aeración en cuerpos de agua. Sin embargo, la construcción e implementación tecnológica de dicho dispositivo es completamente diferente al sistema de la presente invención, puesto que el dispositivo de Brodd Gregory et al., emplea un canal de flujo vertical para la inyección de un gas a través de un arreglo de membranas que tienen el objetivo de difundir el aire a un líquido, esto implica la no extracción del agua, debido a que inyecta el aire y de igual manera al usar membranas en dicho dispositivo, su empleo en cuerpos de agua está virtualmente impedido o es imposible debido a las condiciones de operación especializadas que requieren dichas membranas, así como su fragilidad, a diferencia de la presente invención.

De igual manera, el dispositivo del documento WO 2007/103153 A2 no incluye ni presenta medios de filtrado por lo que su funcionamiento y eficiencia para la biorremediación de cuerpos de agua es casi nula.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de filtrado y aireado de cuerpos de agua que tiene un alto rendimiento en el filtrado de agua, alcanzando eficiencias iguales o mayores al 80% así como una alta oxigenación, de esta manera incrementando la pureza del agua presente en el cuerpo de agua y reduciendo la contaminación secundaria de los propios animales que hacen consumo del agua.

La presente invención también tiene como objetivo proporcionar un sistema de filtrado y aireado de fácil montaje, el cual no requiere de un terreno y/o lugar especializado o acondicionado para su montaje.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de filtrado y aireado con un funcionamiento autónomo que únicamente requiere mantenimientos programados para asegurar su correcto funcionamiento, permitiendo de esta manera una biorremediación del cuerpo de agua con el funcionamiento constante del sistema, el cual además no requiere ' de transporte de agua de un cuerpo a alguna instalación para su tratamiento.

Otras ventajas de la presente invención, serán aparentes para un técnico en la materia al revisar la presente invención en su conjunto.

BRBVB DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La presente invención será mejor entendida a partir de las siguientes figuras tomadas en conjunto con la descripción detallada de la invención, en donde las figuras describen:

La figura 1 muestra el sistema de filtrado y aireado de cuerpos de agua completamente montado;

La figura 2 muestra la estructura de montaje desarmable modular reforzada del sistema de filtrado y aireado de la figura 1;

La figura 3 muestra la base de la estructura de montaje desarmable modular reforzada del sistema de filtrado y aireado de la figura 1; y

La figura 4 muestra el filtro que se instala dentro de la estructura de montaje desarmable modular reforzada del sistema de filtrado y aireado de la figura 1. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE IA INVENCIÓN

La figura 1 muestra un sistema de filtrado y aireado de cuerpo de agua 10 completamente montado, el cual está comprendido por una estructura de montaje desarmable modular reforzada 11, una base 12, y un filtro 40. La estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 se instala sobre la base 12 y el filtro 40 es colocado dentro de la estructura de montaje 11.

Haciendo referencia a la figura 2, la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 está constituida por varillas que conforman un cuerpo hueco 20 en forma de paralelepípedo, en donde el paralelepípedo presenta medios horizontales 21 en su sección inferior que permiten incrementar la superficie de apoyo de la estructura 11 así como medios verticales 22 que permiten enterrar la estructura 11. La estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 comprende medios de machihembrado y aseguramiento 23 que permiten apilar diversos módulos a la estructura 11 con el objetivo de lograr una altura deseada, de esta manera permitiendo una estructura modular reconfigurable. Cabe señalar que la sección interior de la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 también presenta medios de soporte (no mostrados) . Las varillas del paralelepípedo son de aproximadamente 2.54 cm (una pulgada) de grosor, aunque se pueden usar diferentes grosores de varilla. En una modalidad preferida, el paralelepípedo mide aproximadamente 2 metros de largo por 1.5 metros de ancho, aunque un técnico en la materia entenderá que las dimensiones del paralelepípedo pueden ser modificadas conforme a las necesidades de instalación.

Cada uno de los módulos de la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 además de ser unidos mediante los medios de machihembrado y aseguramiento 23, también son unidos mediante crucetas 27, en donde las crucetas 27 están unidas mediante un tornillo en la parte central 28. Como un técnico en la materia entenderá, se pueden utilizar elementos de unión diferentes a los tornillos, tales como, pero no limitados a, pivotee, seguros, ganchos, etc.

La estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 comprende en su sección superior, una plataforma de acoplamiento para filtro 24, en donde la plataforma de acoplamiento para filtro 24 tiene una malla o enrejado con el objetivo de retener un filtro, la plataforma de acoplamiento para filtro 24 teniendo una dimensión de aproximadamente 2 metros de largo por 1 metro de ancho. Como un técnico en la materia entenderá, la plataforma de acoplamiento para filtro 24 no se limita a las dimensiones anteriormente mencionadas, ya que el tamaño de la plataforma puede variar conforme a las necesidades dimensionales de la estructura 11. La sección superior de la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 también comprende un barandal sencillo 25 colocado en uno de los lados de la estructura 11 (puede ser el lado izquierdo o derecho) de aproximadamente 1.5 metros de largo por 1.20 metros de alto cuyo objetivo principal es proporcionar seguridad a la persona quien maneja el filtro. Así mismo, en la sección superior de la estructura 11, se encuentra localizado de manera opuesta a la plataforma de acoplamiento para filtro 24 un conjunto de paneles solares 26.

El conjunto de paneles solares 26 está compuesto de tres paneles solares orientados de Este a Oeste, de tal manera que siempre puedan recibir luz solar. La potencia generada por cada uno de los paneles solares es de 266 Watts, de esta manera teniendo una potencia total de 798 Watts para energizar una bomba hidráulica (no mostrada) que extrae agua de un cuerpo de agua y la impulsa en posición vertical a través de mi canal de flujo vertical 41 (ver figura 4) .

La bomba hidráulica se encuentra sumergida en una pequeña zanja que corresponde a media estructura de la base conforme a la topografía del terreno con una profundidad de medio metro. La bomba hidráulica comprende un tubo de una pulgada de diámetro por siete metros de largo de plástico reforzado en la parte superior con un codo de 90° con un tubo de veinte centímetros y otro codo de 90° con un nipple (boquilla roscada) de 5 cm para que el agua caiga en una rueda perforada del filtro 40.

Haciendo referencia a la figura 3, se muestra la base 12, la cual está conformada por un cajón para recibir agua 30 en forma rectangular. En una modalidad preferida, el cajón para recibir agua 30 mide aproximadamente 2.40 metros x 1.60 metros. El cajón para recibir agua 30 comprende en cada una de sus esquinas, específicamente en la parte inferior de las esquinas, una zapata 31, la cual se fija por medio de tornillos y tuercas a través de un tubo (no mostrado) de aproximadamente 0.30 cm de largo y 2.54 cm de grosor (una pulgada) localizado dentro de cada una de las esquinas del cajón para recibir agua 30. En la parte media de cada uno de los costados del cajón para recibir agua 30 se fija una varilla 32, en donde la varilla 32 es una varilla corrugada de 1/8 con ganchos de un metro de largo con el objetivo de enterrar la base 12 aproximadamente un metro al suelo. El cajón para recibir agua 30 siendo una estructura con forma de caja inclinada.

Adicionalmente, la base 12 se fija y nivela mediante varillas corrugadas 33 de aproximadamente una pulgada de espesor y tres metros de largo, las varillas corrugadas 33 localizadas en cada una de las esquinas del cajón para recibir agua 30. Las varillas 33 se entierran un metro al suelo, en tanto que los dos metros restantes quedan fuera para así fijar la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11 a través de los medios verticales 22 a los dos metros restantes mediante abrazaderas 34 localizadas a lo largo de los dos metros restantes de las varillas corrugadas 33.

Las abrazaderas 34 siendo adaptadas conforme al espesor de los elementos a unir, y pudiendo ser construidas de cualquier material adecuado.

La figura 4 muestra un filtro 40 (ver también figura 1) conectado a una salida vertical compuesta 41 y a una malla de plástico horizontal 42. El filtro 40 consiste en dos cajas perforadas de cestas Walterino una arriba de la otra cuyas dimensiones son de 45 cm de largo x 37 cm de ancho x 31 cm de profundidad. Las cajas comprenden un plástico alrededor por dentro, y tienen una altura de 60 cm. El filtro 40 además comprende una estructura de filtrado de camas empacadas intercambiables (no mostrado) , y está constituida por un cuerpo removible que incluye en su interior cinco camas de materiales naturales separadas por mallas, primeramente, una cama de piedra poma separada por una malla y en contacto directo con una cama de jal con un tamaño promedio de partícula menor al de la piedra poma, una segunda cama de jal separada por una malla con un tamaño promedio de partícula menor al de la cama de jal anterior y una tercera cama de jal separada por una malla con un tamaño promedio de partícula el cual es inferior al de la cama de jal con la que está en contacto directo, para terminar de empacar dicho filtro, se pone una última capa de carbón natural separada por una malla en contacto directo con la tercer cama de jal, esta estructura de filtrado (no mostrado) se soporta sobre una base unida a la estructura de montaje y sobre el extremo superior de la estructura de filtrado se tiene unida operativamente . De maulera más específica, la caja de abajo tiene una malla de plástico de arpilla en el asiento y 20 cm de carbón de ¾ cm de grosor y arriba se coloca otra malla de arpilla y 10 cm de piedra poma de ¾ cm de grosor, mientras que en la siguiente caja se coloca arriba una malla de arpilla en el asiento y 10 cm de jal de ½ cm de grosor, enseguida se coloca una malla de plástico de arpilla y 10 cm de piedra poma de 1 cm de grosor y finalmente se coloca otra malla de plástico de arpilla y 10 cm de piedra poma de 2 cm de grosor.

Un canal de flujo vertical (no mostrado) es alimentado por un flujo de agua que proviene de una bomba hidráulica, en donde la bomba hidráulica es energizada mediante el conjunto de paneles solares 26, de esta manera permitiendo que el sistema de filtrado y aireado de cuerpo de agua 10 de la presente invención sea auto-suficiente. El canal de flujo vertical además está conectado a filtro 40.

El filtro 40 además está conectado a la salida vertical compuesta 41 que es un tubo de aproximadamente una pulgada de diámetro a 180° conectado a una bomba hidráulica que lleva agua de un cuerpo de agua al filtro 40. El objetivo principal de dicha salida vertical compuesta 41 es redirigir un flujo ascendente y liberarlo para que este choque, por efecto de la gravedad, contra la malla de plástico horizontal 42. La malla de plástico horizontal 42 es una malla horizontal de un material plástico con forma irregular ondulada que comprende una serie de perforaciones de aproximadamente 0.5 cm a lo largo de la malla de plástico horizontal 42, en donde el ondulamiento de la malla de plástico en conjunto con la posición horizontal genera varias superficies de contacto y choque que incrementan la turbulencia y dispersión del área de flujo del fluido, de esta manera dividiendo el flujo de fluido de una sola corriente a varios flujos, aumentando la superficie de contacto de agua con el aire e incrementando la oxigenación del agua tratada. Además, la malla de plástico horizontal comprende perforaciones de aproximadamente 0.5 cm a lo largo de la caída (en una modalidad preferida la caída es de aproximadamente 6 metros) , lo cual permite una oxigenación al 100% y una filtración del 80%. En una modalidad preferida de la invención, la malla mide doce metros de longitud por un metro de ancho, aunque se pueden variar las dimensiones.

El agua que cae por la salida vertical compuesta 41 y la malla de plástico horizontal 42 se deposita en el cajón para recibir agua 30 (ver figura 3) . El cajón para recibir agua 30 incluye medios para conectarse a un canal de descarga de flujo 35 el cual se encuentra construido en posición horizontal con un grado de inclinación definido, para alejar lo más posible la descarga de flujo del sistema 10 de la entrada del mismo, reduciendo considerablemente la realimentación del agua previamente tratada al sistema 10 e incrementado también la eficiencia del mismo.

El canal de descarga de flujo 35 es un tubo de plástico de aproximadamente 20 metros de largo de 1 ½ pulgadas, el cual se encuentra localizado en una esquina del cajón para recibir agua 30.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 2, la estructura de montaje desarmable modular reforzada 11, comprende una malla ciclónica de dos metros de altura 29 con una puerta de acceso 29' que dan acceso al usuario hacia el área de la estructura del filtrado a través de la puerta de acceso 29' y una escalera, así como proporcionar mantenimiento programado al filtro 40, a la bomba hidráulica y al conjunto de paneles solares 26.

El sistema de la presente invención contará con seis horas diarias de sol, siendo las horas más efectivas, de las 11 am a las 5 p.m. filtrando y oxigenando de 40 mil a 50 mil litros diarios.

Los filtros 40 se pueden cambiar de acuerdo a los sólidos que se encuentren en el cuerpo de agua que se esté limpiando. Al cambiar los filtros, el material residual amontonado después de un mes se convertirá en composta, utilizándolo para las plantas o una parcela.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a cabo la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.