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WO2012112019A1 - Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas - Google Patents

Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas Download PDF

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WO2012112019A1
WO2012112019A1 PCT/MX2011/000024 MX2011000024W WO2012112019A1 WO 2012112019 A1 WO2012112019 A1 WO 2012112019A1 MX 2011000024 W MX2011000024 W MX 2011000024W WO 2012112019 A1 WO2012112019 A1 WO 2012112019A1
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WO
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ozone
water
chlorine
pool water
swimming pool
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PCT/MX2011/000024
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French (fr)
Inventor
Héctor ARGOTE MINGRAMM
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C02F1/4674—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
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    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
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    • C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
    • C02F2201/782—Ozone generators
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    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C02F2209/008—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising telecommunication features, e.g. modems or antennas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]

Definitions

  • the present invention refers to an integral disinfection system for swimming pool water, the invention also relates to the apparatus and the method for sanitizing the water; it also relates to the devices and the method; It is based on the generation of chlorine in situ by saline electrolysis and ozone by voltaic arc, with this combined action an efficient disinfection is achieved, without the application of sanitizing chemicals, this treatment is called ecological, it is carried out in order to obtain numerous and notable advantages over other existing systems similar purposes and with the results obtained meets national and international standards, including PROY-NOM-000-SSA1 -2005 (Mexico). BACKGROUND OF THE INVENTION
  • Chlorine generation equipment by saline electrolysis based on titanium cells;
  • Our research focused on the metallurgical study of compatible coatings (based on precious metals), as well as on electronic design, in order to give them self-cleaning properties and a commercial duration close to 30,000 hrs.
  • Equipment for generating ozone is also known; also based on the generation of a high electrical voltage MAT (very high voltage);
  • MAT very high voltage
  • our model in the design of the electrodes we use materials that allow us Ozone generation is more efficient, minimizing heat losses and operating at lower amperage, which results in lower operating costs.
  • the system has an automatic process control, in the water line there is an ORP and PH sensor, which send signal to the generator controller, monitoring is done locally and remotely, via satellite signal;
  • This disinfection system has a compact user-friendly design; and electrical devices meet the strictest safety standards.
  • the disinfection system object of this patent is constituted as the best and most efficient way to sanitize pool water; Its total automation and remote monitoring facilitate operation and supervision, all components are national, easy replacement and low cost, with reduced maintenance during its useful life.
  • the disinfectant treatment mostly used for swimming pools is chlorine; the most common use in these is the stabilized with cyanuric acid, called trichloroisocyanuric, although this treatment is efficient and at a good cost, it presents the following problem: the limits of cyanuric acid are constantly being reviewed, so the WHO marks a lower limit to 100 parts per million, some European regulations limit it between 30 and 50 parts per million.
  • Figure 1 shows the General Diagram, where the filtration system of a pool is shown, for a better understanding of the system, a typical filtration system of a pool is included in the diagram, consisting of the pump, the filter, valves and suction and return pipes to the pools.
  • Figure 2 shows the Electrolysis Cell Diagram, which describes the main components of the cell, whose function is to generate a chlorinated solution, from a saline solution.
  • FIG 3 shows the Ozone Generator Diagram, where the basic components of the ozone generator are indicated.
  • Figure 4 shows the electronic diagram of the chlorine generator by saline electrolysis, where an electronic circuit of the titanium cells for the generation of chlorine is shown.
  • Figure 5 shows the electronic diagram of the ozone generator, where this diagram shows an electronic circuit that emits a calculated oscillation through a capacitive-resistive circuit to generate the pulses that when they reach the transformer, become high voltage pulses , where the oxygen enrichment is turned on and a signal is emitted through a light bulb.
  • the invention The integral disinfection system can be described in 3 basic aspects. 1. Description of the general system figure 1.
  • FIG. 1 shows the General Diagram, where the filtration system of a swimming pool is shown.
  • a typical filtration system of a swimming pool is included in the diagram, composed of the pump, the filter, the valves and the suction and return pipes to the pools, the chlorine salt generator (1), where a derivation of the filtered and salt pool water, feeds the electrolysis cell, which generates a chlorinated solution, the Cell of electrolysis (2), which generates chlorine from the saline solution, Brine Injection (3), taking advantage of the pool's own filtration system (return of filtered water to the pool), the Pressure Valve (4) , which would act as a shunt in case of blockage of the cell, the Chlorine Injection Venturi (5) to the return pipe to the pool, the Degassed Valve ra (6), to avoid gas accumulation in the cell, the Sensor cell flow (7), connected to the control panel of the salt generator, which commands system shutdown in case of not detecting flow, the water supply to the chlorine and p
  • PH sensor for measurement and control of the system ph, is connected to an auxiliary dosing pump, which sucks from the ph modifier container tank, this is controlled from the control panel, the Saline generator control board (10) , with the following functions: ORP and PH measurement and control, Electrolysis cell power supply, regulated voltage and amperage, Satellite signal output, with ORP and PH values, Satellite Antenna (1 1), Dashboard Power supply (12), Oxygen Enrichment (13), ozone generator, which includes air dryer filter, Ozone Generator (14), Voltage and Amperage Meter (15), Plastic Pipe Ozone injection (16), Ozone injection Venturi (17), Main flow valve (18), where water circulates through the venturi making a vacuum for ozone injection, System auxiliary pump ozone (19), where the water flows through avés of the venturi, to the contact tank, the Ozone Destroyer (20), the activated carbon filter placed above the contact tank, the stainless steel contact tank (21), the water injection Venturi (22) with ozone to the return pipe to the
  • Control board With ORP indication, voltage, amperage and flow sensor.
  • Titanium plates (5 plates per cell) of the indicated dimensions.
  • Chlorine solution outlet Figure 3 shows the Ozone Generator Diagram, which indicates the basic components of the ozone generator, which are listed as follows:
  • Oxygen Enrichment Send dry air under pressure to the ozone generating cell.
  • Figure 4 shows the electronic diagram of the chlorine generator by saline electrolysis, where an electronic circuit of the titanium cells for chlorine generation is shown.
  • Figure 5 shows the electronic diagram of the ozone generator, where this diagram shows an electronic circuit that emits a calculated oscillation through a capacitive-resistive circuit to generate the pulses that when they reach the transformer, become high voltage pulses ; When there is a current, the oxygen enrichment is turned on and emits a signal through a light bulb.
  • the current enters (1), thus turning on the air enrichment (1 1), and the indicator light (2) whose voltage is decreased through a resistor (3);
  • the current is rectified through diodes (4), the capacitors (7) finish the rectification and serve as a trigger for the SCR (12) through the resistor (5) and (6) said trip is amplified by the primary winding of the transformer (9) thus obtaining a MAT (Very high voltage) output from the secondary of the transformer (10), so they are listed as follows:
  • Our integral disinfection system for pool water is installed in the filtration system typical of conventional pools, with the condition of converting pool water into a light brine, this is achieved by adding 5 gr to the body of water. of chlorine per liter. The chlorine and ozone generated are injected into the return line of already filtered water. Likewise, an ORP sensor will be installed on the return line, this monitoring will provide feedback to the control system, which will send system shutdown in case of exceeding the preset value.
  • the system complements a ph meter and a controller, which will send a signal to a dosing pump of a ph modifier, in order to keep this parameter within the regulated range.
  • the operation of the salt generator is as follows: A derivation of the flow of water back to the pool (water with a salinity of 5 gr. Of salt), feeds the electrolysis cell, the chlorine solution generated in the cell is injected into through a venturi to the return line to the pool;
  • the chlorine generation system completes a pressure valve that derives the flow in case of obstruction of the cell by fouling, disposes the cell of a degassing valve that eliminates the accumulated gases, a flow sensor, sends signal to the control board, same that commands system shutdown in case of not detecting flow through the salt generation cell.
  • the control panel of the chlorine generator has voltage, amperage, ORP (indirect chlorine measurement) and PH measurement, as well as the power and flow indicators of the cell.
  • the chlorine and PH sensors feed from a bypass of the pool return water, and connect electronically to the control board, and command system shutdown if the setpoint is exceeded.
  • the control panel is powered by the power supply board, whose function is to distribute the loads and interrupt in case of emergency based on thermoelectric switches.
  • the system has an Ozone Generator, powered by an electronic controller, which generates the MAT (very high voltage), the electronic controller is electrically powered from the electrical board.
  • MAT very high voltage
  • the oxygen enricher has a compressor and a filter, feeds enriched oxygen (0 2 ) to the ozone generator, where by a very high voltage, Ozone (O3) is generated; this ozone is injected into the drag pipe through a hose and a venturi, the drag flow is generated with an auxiliary pump, through the feed valve to the contact tank, the water reaches the tank through microbubbling; This solution of water and ozone is injected into the return line, through a venturi.
  • the tank has an Ozone destroyer (activated carbon filter) integrated to the top, to prevent ozone leakage into the environment.
  • An optional device to this system is illustrated, for the application of a ph modifier with a metering pump, which is fed from a container tank, this pump doses to the return pipe to the pool through an injection "T" .
  • Our invention was developed by experimenting with different types of coatings and varying the power supply, we incorporate a cell design that allows us to easily and totally eliminate the gases that accumulate, this minimizes the possibility of an explosion, resulting in a Efficient and safe chlorine generation.
  • the mentioned coating gives the electrodes self-cleaning properties, since the polarity of the voltage we supply to the cells can be changed, exchanging the anode and cathode function;
  • the cells we design are estimated to last 30,000 hours; Even so, we incorporate a chemical cleaning system with a chelating solution into the design.
  • the amperage demand is up to a maximum of 30 amps.
  • the chlorine produced by the salt generator, in the electrolysis cell depends on the combination of voltage and amperage that passes through the cell.
  • hypochlorous acid HCIO a very active species of chlorine
  • Ozone through very high voltage (MAT)
  • MAT very high voltage
  • ozone generator which is capable of producing ozone-a triatomic molecule (containing three oxygen atoms) artificially, by generating an electric MAT (very high voltage) that It produces ozone, and, collaterally, negative ions, we integrate an oxygen concentrator in order to make this reaction more efficient.
  • the generator object of the invention generates ozone at frequencies of 1 kHz, and with voltages ranging between 20 kV and 150 kv.
  • the dominant factor that causes ozone generation is the temperature of the vector gas that is controlled by the cooling air; the colder the air, the better the synthesis of ozone; Most of the energy is dissipated in heat, which must be neutralized by a very efficient air flow, the enriched air system incorporated into the system fulfills this function.
  • the material that we selected for the electrodes was 316L stainless steel, as well as aluminum, and glass between the electrodes, the container body and conduction hoses were PVDF and EPDM, the pipes we selected were made of PVC ID 80.
  • Each generation module consists of: 2 ac electrodes. Stainless 316 L, and between each electrode a glass plate, is tightly armed to inject the enriched air through a very small space between the electrodes (2 millimeters), a MAT (very high voltage) is applied through fly back, at 150,000 volts and frequencies close to 1 kHz.
  • a MAT very high voltage
  • the electrode is finned, it allows to cool these, with pressurized air, avoiding as far as possible the loss by heating;
  • the air supplied is a dry air enriched with oxygen, which discharges from a compressor / enrichment, the volume of dry air required by each module is 3 Ipm (liters per minute), which is injected into the module through PVDF hoses.
  • an ozone destroyer was incorporated, that is, an activated carbon filter, which prevents this gas from escaping into the environment and coming into contact with users;
  • an activated carbon filter which prevents this gas from escaping into the environment and coming into contact with users;
  • the adverse effects on human health from exposure to this gas are well documented in the medical literature.
  • the system object of this invention has conventional commercial use components, which we will not manufacture due to its low cost and easy accessibility, such as electric hydraulic components, valves, ph and ORP sensors and satellite signal; From three fundamental parts of the system and which are the object of our development and research, we focus on the following descriptions for the subject of the embodiments relating to the invention:
  • Titanium plates can be placed horizontally or vertically, and be pure Titanium or coated with precious metals, such as Reuterium oxide.
  • the sizing of the plates can change depending on the commercial measures,
  • the 5 plates of each cell can be electrically connected in different ways, so that it performs or not the self-cleaning function, in specific cases you can increase or decrease the number of cells.
  • the plates can be made of 316 L stainless steel, and their shape can be laminar or tubular, in the same way you can use the electric arc method (inductive method) or glass plates (capacitive method), Cabinets can change shape or size.
  • the high voltage module can be made based on an exposed or encapsulated transformer.
  • the electronic circuits can be partially or fully automated, with microcontrollers or with transistors or manual switches, the welding of the circuits can be soldering iron or crucible, and the PCB can be constructed of bakelite or fiberglass.

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Abstract

Como hemos mencionado, el sistema de desinfección objeto de esta Patente, presenta las siguientes características: Altamente eficiente, generando in situ cloro y ozono, que mata bacterias virus y demás organismos patógenos del agua de piscinas; evita así mismo el crecimiento de algas y hongos. Con la implementación de este sistema, se evita la producción, transporte, almacenamiento y manipulación de químicos por lo que se considera un tratamiento ECOLÓGICO. Su total automatismo y monitoreo remoto, facilita la operación y minimiza las potenciales fallas humanas en la dosificación manual. Es un sistema seguro, que evita el riesgo de la manipulación de productos químicos, que puede tornarse un peligro sin una adecuada supervisión. Con La implementación de este sistema se cumple con la normatividad nacional PROY-NOM-000-SSA1-2005, y la internacional. Los componentes y manufactura del sistema serán en su mayor parte nacionales.

Description

SISTEMA INTEGRAL DE DESINFECCION PARA EL AGUA DE
PISCINAS
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de desinfección integral para el agua de piscinas, la invención también relaciona al aparato y al método para sanitizar el agua; también relaciona a los aparatos y al método; está basado en la generación de cloro in situ por electrólisis salina y ozono por arco voltaico, con esta acción combinada se logra una eficiente desinfección, sin la aplicación de productos químicos sanitizantes, este tratamiento es de los denominados ecológicos, es realizado a fin de obtener numerosas y notables ventajas respecto a otros sistemas existentes análogas finalidades y con los resultados obtenidos se cumple con las Normas nacionales e internacionales, incluida la PROY-NOM-000-SSA1 -2005 (México). ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Comercialmente no existe un sistema similar al propuesto, el cual constituye un sistema integral de tratamiento; es realizado a fin de obtener numerosas y notables ventajas respecto a otros sistemas existentes análogas finalidades; de la función de algunos de sus componentes existen algunas versiones en el mercado, concretamente de los generadores de cloro y ozono.
Se conocen equipos de generación de cloro por electrólisis salina, basados en celdas de titanio; nuestra investigación se enfocó en el estudio metalúrgico de los recubrimientos compatibles (basado en metales preciosos), así como en el diseño electrónico, a fin de conferirles propiedades auto limpiantes y de una duración comercial cercana a las 30,000 hrs.
También se conocen equipos para generar ozono; también basados en la generación de una alta tensión eléctrica MAT (muy alto voltaje); en nuestro modelo, en el diseño de los electrodos empleamos materiales que nos permiten que sea más eficiente la generación de ozono, al minimizar las pérdidas por calor y operar a un menor amperaje, lo cual redunda en un menor costo operativo.
La acción sinergista del ozono y del cloro, elimina los microorganismos patógenos del agua de las piscina (bacterias y virus), manteniendo las paredes libres de crecimiento de algas y hongos, la piscina se convierte en una ligera salmuera (de 3 a 4 gr. de sal por lt.), que le confiere al agua una natural desinfección adicional, esta salinidad es menor a la de las lagrimas.
Con este sistema se logra un eficiente resultado con muy baja concentración de cloro y ozono en el agua de piscina, y por su aplicación continua y concentrada en las líneas de alimentación, no genera cloraminas. Con este tratamiento el agua de la piscina presenta un aspecto superior de cristalinidad al de los tratamientos convencionales.
El sistema tiene un control de proceso en automático, en la línea de agua se tiene un sensor de ORP Y PH, que envían señal al controlador del generador, el monitoreo se realiza localmente y remoto, a través de señal satelital; este sistema de desinfección tiene un compacto diseño amigable con el usuario; y los dispositivos eléctricos cumplen con los más estrictos estándares de seguridad.
Con todo esto, el sistema de desinfección objeto de esta patente, se constituye como la mejor y más eficiente manera de sanitizar el agua de piscinas; su total automatismo y monitoreo remoto facilitan la operación y la supervisión, todos los componentes son nacionales, de fácil reemplazo y bajo costo, con un reducido mantenimiento durante su vida útil.
El tratamiento desinfectante mayormente empleado para piscinas es el cloro; el de uso más común en éstas es el estabilizado con ácido cianúrico, denominado tricloroisocianúrico, si bien este tratamiento es eficiente y a buen costo, presenta la siguiente problemática: los limites de ácido cianúrico están en constante revisión, así la OMS marca un límite menor a 100 partes por millón, algunas normatividades europeas lo acotan entre 30 y 50 partes por millón.
En México la PROY-NOM-000-SSA1-2005, publicada por la Secretaría de Salud, establece un rango de 30 a 50 ppm para albercas sin techo y para piscinas con techo es de 0 ppm. Esta norma está sujeta a revisión y los nuevos valores propuestos son 0 para albercas techadas y menor de 20 ppm para albercas sin techo; evidentemente esto limita mucho el empleo de este cloro estabilizado.
La otra alternativa para sanitizar con cloro lo constituyen el hipoclorito de calcio y el hipoclorito de sodio, la problemática de estos cloros no estabilizados, lo constituye el hecho de su poco permanencia en la piscina debido a la acción de los rayos solares. Una problemática común a estos productos químicos lo constituyen el transporte el almacenamiento y el manejo que puede tornarse peligroso sin una adecuada supervisión y de mano de obra especializada. Los tratamientos químicos convencionales emplean productos químicos, con la problemática que constituye el transporte, el almacenamiento y el manejo que puede tornarse peligroso sin una adecuada supervisión y de mano de obra especializada. Como alternativa, a la aplicación de productos químicos se puede utilizar el Sistema de desinfección propuesto en este documento. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra el Diagrama general, en donde se muestran el Sistema de filtración de una piscina, para una mejor comprensión del sistema, se incluye en el diagrama un sistema típico de filtración de una piscina, compuesto por la bomba, el filtro, las válvulas y las tuberías de aspiración y de retorno a las piscinas. La figura 2 muestra el Diagrama de la Celda de electrólisis, en donde Se describen los componentes principales de la celda, cuya función es generar una solución clorada, a partir de una solución salina.
La figura 3 muestra el Diagrama Generador de Ozono, donde se señalan los componentes básicos del generador de ozono. La figura 4 muestra el Diagrama electrónico del generador de cloro por electrólisis salina, en donde se Muestra un circuito electrónico de las celdas de titanio para la generación de cloro. La figura 5 muestra el Diagrama electrónico del generador de ozono, en donde este diagrama muestra un circuito electrónico que emite una oscilación calculada a través de un circuito capacitivo-resistivo para generar los pulsos que al llegar al transformador, se convierten en pulsos de alta tensión, en donde al haber corriente se enciende el enriquecedor de oxígeno y emite una señal a través de un foco.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención; el sistema integral de desinfección podemos describirla en 3 aspectos básicos. 1. Descripción del sistema general figura 1 .
2. La generación de cloro por electrólisis salina se ilustra en las figura 2 y su diagrama electrónico en la figura 4.
3. La generación de ozono mediante muy alta tensión, se ilustra en la figura 3 y su diagrama electrónico en la figura 5.
La figura 1 muestra el Diagrama general, en donde se muestran el Sistema de filtración de una piscina, Para una mejor comprensión del sistema, se incluye en el diagrama un sistema típico de filtración de una piscina, compuesto por la bomba, el filtro, las válvulas y las tuberías de aspiración y de retorno a las piscinas, el Generador salino de cloro (1), en donde una derivación del agua de piscina filtrada y con sal, alimenta la celda de electrólisis, que genera una solución clorada, la Celda de electrólisis (2), que genera cloro a partir de la solución salina, la Inyección de la salmuera (3), aprovechando el propio sistema de filtración de la piscina (retorno de agua filtrada a la piscina), la Válvula de presión (4), que actuaría como derivación en caso de obstrucción de la celda, el Venturi de Inyección de cloro (5) a la tubería de retorno a la piscina, la Válvula desgasificado ra (6), para evitar acumulación de gases en la celda, el Sensor de flujo de la celda (7), conectado al tablero de control del generador salino, que manda paro del sistema en caso de no detectar flujo, la Alimentación de agua a los sensores de cloro y ph (8), los Medidores de Ph y ORP (9); Sensor de cloro en base a ORP, conectado al tablero de control, manda paro del sistema de electrólisis si se excede el valor predeterminado. Sensor de PH, para medición y control del ph del sistema, se conecta a una bomba dosificadora auxiliar, que aspira de tanque contenedor del modificador de ph, esto se controla desde el tablero de control, el Tablero de control del generador salino (10), con las siguientes funciones: medición y control de ORP y PH, Alimentación eléctrica de la celda de electrólisis, voltaje y amperaje regulado, Salida de señal satelital, con los valores de ORP y PH, la Antena Satelital (1 1), el Tablero de alimentación eléctrica (12), el Enriquecedor de Oxigeno (13), del generador de ozono, que incluye filtro secador de del aire, el Generador de Ozono (14), el Medidor de Voltaje y amperaje (15), la Tubería plástica de la inyección de Ozono (16), el Venturi de inyección del Ozono (17), la Válvula de flujo principal (18), por donde circula el agua a través del venturi realizando un vacio para la inyección del ozono, la Bomba auxiliar del sistema de ozono (19), por donde circula el agua a través del venturi, al tanque de contacto, el Destrüctor de Ozono (20), el filtro de carbón activado colocado arriba del tanque de contacto, el Tanque de contacto de acero inoxidable (21), el Venturi de inyección de agua (22) con ozono a la tubería de retorno a la piscina, la Bomba dosificadora (23) de Modificador de PH (opcional), el Deposito contenedor (24) del modificador de PH, una "T" de inyección (25) de modificador de ph, la Tubería (26) de retorno principal a la piscina. La figura 2 muestra el Diagrama de la Celda de electrólisis, en donde Se describen los componentes principales de la celda, cuya función es generar una solución clorada, a partir de una solución salina, por lo que se enumeran de la siguiente manera:
(1) Tablero de control. Con indicación ORP, voltaje, amperaje y sensor de flujo.
(2) Placas de Titanio (5 placas por celda) de las dimensiones indicadas.
(3) Conexiones eléctricas, alimentación de voltaje y amperaje regulado a las celdas de Titanio.
(4) Entrada de salmuera, (5 mg de sal por It de agua).
(5) Salida de solución de cloro, formada por la electrólisis en la celda.
Tubería de pvc ced 80 2". (6) Desgasificador, para evitar la acumulación de gases.
(7) Gabinete plástico, contenedor de la celda.
(8) Sensor de flujo. Manda paro del sistema en caso de detectar la ausencia de flujo.
(9) Alimentación eléctrica.
(10) Conexión eléctrica
(11) Tubería de pvc ced 80 2"
(12) Material aislante
(13) Salida de solución de cloro La figura 3 muestra el Diagrama Generador de Ozono, donde se señalan los componentes básicos del generador de ozono, que se enumeran de la siguiente manera:
(1) Enriquecedor de Oxigeno. Envía aire seco a presión a la celda generadora de ozono.
(2) Tablero de control del generador de ozono.
(3) Celda de generación de ozono.
(4) Material plástico aislante de alta presión.
(5) Entrada de oxigeno enriquecido.
(6) Salida de Ozono (03).
(7) Contenedor plástico hermético.
(8) Manguera plástica.
(9) Manguera plástica resistente al ozono.
(10) Apagador.
(11) Acero inoxidable 3161 espacio 2mm de vidrio.
(12) Aletas de enfriamiento.
La figura 4 muestra el Diagrama electrónico del generador de cloro por electrólisis salina, en donde se muestra un circuito electrónico de las celdas de titanio para la generación de cloro.
Por el punto (20) ingresa la corriente a 110 ó 220 Voltios después baja a 12 Voltios a través de un transformador de alta potencia (5) y dicha corriente se rectifica a través de una corriente de 12 Voltios con alto amperaje, de manera directa esta corriente alimenta de forma permanente un temporizador variable de dos ciclos (14); En cada uno de los ciclos se encenderán ó apagarán los reveladores (4) y (6) alternando de esta manera la polaridad de las celdas, por lo que se enumeran de la siguiente manera:
(1) LED VD
(2) 1.2 K OHM
(3) DIODO IN4001
(4) RE2
(5) 9V 25A
(6) RE1
(7) 1.2 K OHM
(8) LED VD
(9) LED VD
(10) 1.2 K OHM
(11 ) BC548C
(12) 1.8 K OHM
(13) R1
(14) Circuito de temp, base, ne555, 8 horas
(15) Bomba alterna de emergencia ph
(16) 12v
(17) Bomba químico
(18) Bomba alterna de emergencia orp
(19) Corte corriente
(20) 110/220 60Hz 50Hz
La figura 5 muestra el Diagrama electrónico del generador de ozono, en donde este diagrama muestra un circuito electrónico que emite una oscilación calculada a través de un circuito capacitivo-resistivo para generar los pulsos que al llegar al transformador, se convierten en pulsos de alta tensión; Al haber corriente se enciende el enriquecedor de oxígeno y emite una señal a través de un foco. La corriente entra (1 ), prendiendo así el enriquecedor de aire (1 1 ), y el indicador luminoso (2) cuyo voltaje se disminuye a través de una resistencia (3); La corriente se rectifica a través de diodos (4), los condensadores (7) terminan la rectificación y sirven de disparo para el SCR (12) a través de la resistencia (5) y (6) dicho disparo es amplificado por el embobinado primario del transformador (9) obteniendo así una salida MAT (Muy alta tensión) por el secundario del transformador (10), por lo que se enumeran de la siguiente manera:
(1 ) Entrada de corriente alterna
(2) Indicador encendido
(3) Resistencia 10k 2 watts
(4) Diodo in4007
(5) Resistencia 33k 1w
(6) Resistencia 82 ohm 1/4w
(7) 225k 250 v capacitor
(8) Transferencia alta ganancia
(9) Primario de transformador
(10) Secundario de transformador
(1 1 ) salida carga (enriquecedor de 02)
(12) ser (controlador rectificado de silicio) Descripción del sistema total (Diagrama general):
Nuestro sistema de desinfección integral para el agua de piscinas, se instala en el sistema de filtración propio de las piscinas convencionales, con la condicionante de convertir el agua de piscina en una ligera salmuera, esto se logra adicionando al cuerpo de agua 5 gr. de cloro por litro. El cloro y el ozono generado, se inyectan en la línea de retorno de agua ya filtrada. Así mismo instalaran en la línea de retorno, un sensor de ORP, este monitoreo retroalimentara el sistema de control, quien enviara paro del sistema en caso de exceder el valor preestablecido. Complementa el sistema un medidor de ph y un controlador, quien enviara señal a una bomba dosificadora de un modificador de ph, con la finalidad de mantener este parámetro dentro del rango normado. Estas mediciones son enviadas por el controlador, vía satelital a una página web, con los valores en tiempo real, alarmas y gráficas que contribuyen a una fácil y eficiente operación.
Con este sistema automático, se evitan los riesgos implicados en la dosificación manual, que requiere mano de obra y supervisión especializada. Breve descripción de los componentes:
El funcionamiento del generador salino es el siguiente: Una derivación del flujo de agua de retorno a la piscina (agua con una salinidad de 5 gr. de sal), alimenta la celda de electrólisis, la solución de cloro generada en la celda se inyecta a través de un venturi a la línea de retorno a la piscina; completan el sistema de generación de cloro una válvula de presión que deriva el flujo en caso de obstrucción de la celda por ensuciamiento, dispone la celda de una válvula desgasificadora que elimina los gases acumulados, un sensor de flujo, envía señal al tablero de control, mismo que manda paro del sistema en caso de no detectar flujo a través de la celda de generación salina. El tablero de control del generador de cloro, cuenta con medición de voltaje, amperaje, ORP (medición indirecta del cloro) y PH, así como los indicadores de encendido y flujo de la celda.
Los sensores de cloro y PH, se alimentan de una derivación del agua de retorno de piscina, y se conectan electrónicamente al tablero de control, y manda paro del sistema si se excede el punto de ajuste.
El tablero de control, se alimenta del tablero de alimentación eléctrica, cuya función es distribuir las cargas e interrumpir en caso de emergencia a base de interruptores termoeléctricos.
El sistema cuenta con un Generador de Ozono, alimentado por un controlador electrónico, que genera el MAT (muy alta tensión), el controlador electrónico se alimenta eléctricamente del tablero eléctrico.
El enriquecedor de Oxigeno, tiene una compresora y un filtro, alimenta oxigeno enriquecido (02) al generador de ozono, donde por un muy alto voltaje, se genera Ozono (O3); este ozono se inyecta a la tubería de arrastre a través de una manguera y un venturi, el flujo de arrastre es generado con una bomba auxiliar, a través de la válvula de alimentación al tanque de contacto, el agua llega al tanque a través de microburbujeo; esta solución de agua y ozono, se inyecta a la línea de retorno, a través de un venturi. El tanque lleva integrado en la parte superior un destructor de Ozono (filtro de carbón activado), para evitar fuga de ozono al ambiente.
Se ilustra un dispositivo opcional a este sistema, para la aplicación de un modificador de ph con una bomba dosificadora, que se alimenta de un deposito contenedor, esta bomba dosifica a la tubería de retorno a la piscina a través de una "T" de inyección.
En el sistema se implementa una señal satelital, para el control y monitoreo remoto, del valor de ORP (medición indirecta del cloro y Ozono) y del PH, ambos valores Normados en la Norma oficial Mexicana (PROY-NOM-000-SSA1-2005).
Descripción de la generación de cloro por electrólisis salina: La cual se realiza en una celda de electrólisis, constituida por placas de Titanio, recubiertas con metales preciosos, Oro, Platino y Ruterio. La calidad de los electrodos, (componentes y modalidades de alimentación eléctrica), es determinante en la producción de cloro y en la duración del sistema.
Nuestra invención se desarrollo experimentando con distintos tipos de recubrimientos y variando la alimentación eléctrica, incorporamos un diseño de celda que nos permite eliminar con facilidad y de manera total, los gases que se acumulan, esto minimiza la posibilidad de una explosión, dando por resultado una eficiente y segura generación de cloro.
El recubrimiento mencionado le confiere propiedades auto limpiantes a los electrodos, al poder cambiar la polaridad del voltaje que suministramos a las celdas, intercambiando la función de ánodo y cátodo; las celdas que diseñamos se estima tengan una duración de 30,000 hrs.; aun así incorporamos al diseño un sistema de limpieza química con una solución quelante. Hacemos circular agua ligeramente salada (de 3 a 5 gramos de sal por litro de agua), entre los electrodos de Titanio, aplicando una débil corriente eléctrica; un voltaje de 12 a 18 volts rectificado, con una polaridad constante durante un periodo de tiempo; la demanda de amperaje es de hasta un máximo de 30 amperios. El cloro producido por el generador salino, en la celda de electrólisis, depende de la combinación de voltaje y amperaje que pasa por la celda. Hemos elaborado una celda tipo, capaz de producir 1.0 kg., de cloro gas/día, nuestro sistema de ensamble facilita el montaje en paralelo de la cantidad de celdas que cada sistema requiere; esta demanda de cloro es calculada para cada usuario por un software que obtiene su información de un grupo de sensores.
La producción de cloro gaseoso que se obtiene, se combina con el agua como ácido hipocloroso HCIO (una especie muy activa de cloro), este cloro activo se elimina bajo los efectos de los rayos UV del sol y es renovado constantemente en la celda de electrólisis, por la supercloracion local que se da en cada celda, se evita la formación de cloraminas y otros compuestos clorados.
Reacciones:
►
NaCI + 2H20 corriente directa continua HCIO + NaOH + H2 en electrodos de titanio
Esta reacción es reversible bajo la acción de los rayos uv del sol. En la célula del dorador salino se producen varias reacciones químicas secundarias, en el ánodo (+) se produce oxígeno y pequeñas cantidades de ozono, mientras que en el cátodo (-) se produce hidrógeno; es por esto que en la celda se debe instalar un sistema desgasificador a fin de evitar la acumulación de estos gases. Otros factores que afectan la generación de cloro son: La concentración de salinidad en el agua; la temperatura del agua y por último el pH (potencial Hidrógeno) del sistema. En nuestro diseño un medidor de salinidad nos indica cuando la salinidad baja, por la reposición de agua que se pierde por retro lavados de filtro, haciéndose necesario la adición de sal al sistema. La generación de Ozono mediante muy alta tensión (MAT), muestra un generador de ozono, que es capaz de producir ozono-una molécula triatómica (contiene tres átomos de oxígeno) artificialmente, mediante la generación de una MAT (muy alta tensión) eléctrica que produce ozono, y, colateralmente, iones negativos, integramos un concentrador de oxigeno a fin de hacer más eficiente esta reacción.
El ozono no puede ser almacenado ni transportado -es mucho menos estable que el oxígeno diatómico- como otros gases industriales. El motivo es que rápidamente se reconvierte en oxígeno, y por ello debe ser producido en el lugar donde será empleado. El generador objeto de la invención, genera ozono a frecuencias de 1 kHz, y con voltajes que oscilan entre 20 kV y 150 kv.
El factor dominante que origina la generación de ozono, es la temperatura del gas vector que es controlada por el aire de enfriamiento; cuanto más frío es el aire, mejor es la síntesis del ozono; la mayor parte de la energía se disipa en calor, que debe neutralizarse por un muy eficiente flujo de aire, el sistema de aire enriquecido, incorporado al sistema cumple con esta función.
Debido a su alta reactividad, gran parte de la investigación para llevar a cabo esta invención consistió en la selección de materiales; el material que seleccionamos para los electrodos fue el acero inoxidable 316L, así como el aluminio, y vidrio entre los electrodos, el cuerpo contenedor y mangueras de conducción fue de PVDF y EPDM, las tuberías que seleccionamos fueron de PVC cédula 80.
Desarrollamos un módulo de generación de ozono típico, capaz de producir 100 gramos de ozono por día, podemos montar módulos en paralelo, con una sola inyección a la línea de agua auxiliar a través de un dispositivo, que produce micro burbujas, a fin de incorporar eficientemente el ozono al agua; esta línea auxiliar descarga el ozono en el retorno a la piscina según el diagrama.
Cada modulo de generación se compone de: 2 electrodos de ac. Inoxidable 316 L, y entre cada electrodo una placa de vidrio, se arma herméticamente para inyectar el aire enriquecido a través de un muy pequeño espacio entre los electrodos (2 milímetros), se aplica un MAT (muy alto voltaje) a través de fly back, a 150,000 volts y frecuencias cercanas a 1 khz.
Para el diseño de esta invención el electrodo es aleteado, permite enfriar estos, con aire a presión, evitando en la medida de lo posible la pérdida por calentamiento; el aire suministrado es un aire seco enriquecido con oxigeno, que descarga de un compresor/enriquecedor, el volumen de aire seco que requiere cada modulo es de 3 Ipm (litros por minuto), que se inyecta al modulo a través de mangueras de PVDF.
Dado la extrema reactividad del gas en el diseño de esta invención se incorporó un destructor de de ozono, esto es, un filtro de carbón activado, que impida que este gas, fugue al ambiente y entre en contacto con los usuarios; está bien documentada en la bibliografía médica los adversos efectos a la salud humana por la exposición a este gas.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN El sistema objeto de esta invención, cuenta con componentes de uso comercial convencional, mismos que no fabricaremos por su bajo costo y fácil accesibilidad, como son los componentes hidráulicos eléctricos, válvulas, sensores ph y ORP y señal satelital; de tres partes fundamentales del sistema y que son el objeto de nuestro desarrollo e investigación, nos enfocamos en las siguientes descripciones para el tema de las realizaciones referentes a la invención:
Celdas de electrólisis. Las placas de Titanio se pueden colocar horizontal o verticalmente, y ser de Titanio puro o bien recubiertos con metales preciosos, tal como el oxido de Reuterio. El dimensionamiento de las placas, puede cambiar dependiendo de las medidas comerciales, Las 5 placas de cada celda, podrán ser conectadas eléctricamente de distintas maneras, para que realice o no la función de autolimpieza, en casos específicos se pueden aumentar o disminuir el número de celdas.
Celdas de generación de ozono. Las placas pueden ser de acero inoxidable 316 L, y su forma podrá ser laminar o tubular, de la misma manera se puede utilizar el método de arco eléctrico (método inductivo) o placas con vidrio (método capacitivo), Los gabinetes pueden cambiar de forma o tamaño. El modulo de alta tensión se puede hacer en base a un transformador expuesto o encapsulado.
Circuitos electrónicos. Los circuitos electrónicos pueden ser parcial o totalmente automatizados, con microcontroladores o bien con transistores o interruptores manuales, la soldadura de los circuitos puede ser base cautín o crisol, y el PCB puede construirse de baquelita o fibra de vidrio.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas.
1. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, caracterizado por que esta compuesto por un Generador salino de cloro, una Celda de electrólisis, que genera cloro a partir de la solución salina, una Válvula de presión, un Venturi de Inyección de cloro a la tubería de retorno a la piscina, una Válvula desgasificadora, para evitar acumulación de gases en la celda, un Sensor de flujo de la celda, conectado al tablero de control del generador salino, unos Medidores de Ph y ORP, un Sensor de cloro en base a ORP, conectado al tablero de control, un Sensor de PH, para medición y control del ph del sistema, el cual se conecta a una bomba dosificadora auxiliar, que aspira de tanque contenedor del modificador de ph, esto se controla desde el tablero de control, un Tablero de control del generador salino, una Antena Satelital, un Tablero de alimentación eléctrica, un Enriquecedor de Oxigeno, del generador de ozono que incluye un filtro secador del aire, un Generador de Ozono, un Medidor de Voltaje y amperaje, una Tubería plástica de la inyección de Ozono, un Venturi de inyección del Ozono, una Válvula de flujo principal, por donde circula el agua a través del venturi realizando un vacio para la inyección del ozono, una Bomba auxiliar del sistema de ozono por donde circula el agua a través del venturi, al tanque de contacto, un Destructor de Ozono, un filtro de carbón activado colocado arriba del tanque de contacto, un tanque de contacto de acero inoxidable, un Venturi de inyección de agua con ozono a la tubería de retorno a la piscina, una Bomba dosificadora de Modificador de PH, un Deposito contenedor del modificador de PH, una "T" de inyección de modificador de ph, una Tubería de retorno principal a la piscina.
2. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado por que el Tablero de control del generador salino, comprende:
• Medición y control de ORP y PH.
• Alimentación eléctrica de la celda de electrólisis, voltaje y amperaje
regulado.
• Salida de señal satelital, con los valores de ORP y PH.
3. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, caracterizado por que convierte el agua de piscina en una ligera salmuera, esto se logra adicionando al cuerpo de agua 5 gr. de cloro por litro, en donde el cloro y el ozono generado, se inyectan en la línea de retorno de agua ya filtrada, Así mismo se instala en la línea de retorno, un sensor de ORP, este monitoreo retroalimentara el sistema de control, quien enviara paro del sistema en caso de exceder el valor preestablecido, en donde el sistema un medidor de ph y un controlador, se encarga de enviar señal a una bomba dosificadora de un modificador de ph, con la finalidad de mantener este parámetro dentro del rango normado, en donde estas mediciones son enviadas por el controlador, vía satelital a una página web, con los valores en tiempo real, alarmas y gráficas que contribuyen a una fácil y eficiente operación, con este sistema automático, se evitan los riesgos implicados en la dosificación manual, que requiere mano de obra y supervisión especializada.
4. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado por que el enriquecedor de Oxigeno, tiene una compresora y un filtro el cual alimenta oxigeno enriquecido (02) al generador de ozono, donde por un muy alto voltaje se genera Ozono (03) en donde este ozono se inyecta a la tubería de arrastre a través de una manguera y un venturi, donde el flujo de arrastre es generado con una bomba auxiliar a través de la válvula de alimentación al tanque de contacto, donde el agua llega al tanque a través de micro burbujeó, esta solución de agua y ozono se inyecta a la línea de retorno a través de un venturi, en donde el tanque lleva integrado en la parte superior un destructor de Ozono (filtro de carbón activado), para evitar fuga de ozono al ambiente.
5. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado por que la generación de cloro por electrólisis salina, se realiza en una celda de electrólisis, constituida por placas de Titanio, recubiertas con metales preciosos, Oro, Platino y Ruterio, en donde la calidad de los electrodos, (componentes y modalidades de alimentación eléctrica), es determinante en la producción de cloro y en la duración del sistema.
6. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por que Hacemos circular agua ligeramente salada (de 3 a 5 gramos de sal por litro de agua), entre los electrodos de Titanio, aplicando una débil corriente eléctrica a un voltaje de 12 a 18 volts rectificado, con una polaridad constante durante un periodo de tiempo, en donde la demanda de amperaje es de hasta un máximo de 30 amperios.
7. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por que el generador de ozono, es capaz de producir ozono -una molécula triatómica (contiene tres átomos de oxígeno) artificialmente, mediante la generación de una MAT (muy alta tensión) eléctrica que produce ozono, y, colateralmente, iones negativos, en donde integramos un concentrador de oxigeno a fin de hacer más eficiente esta reacción, el cual genera ozono a frecuencias de 1 kHz, y con voltajes que oscilan entre 20 kV y 150 kv, el cual a través de un módulo de generación de ozono típico, es capaz de producir 100 gramos de ozono por día, en donde podemos montar módulos en paralelo, con una sola inyección a la línea de agua auxiliar a través de un dispositivo, que produce micro burbujas, a fin de incorporar eficientemente el ozono al agua, en donde línea auxiliar descarga el ozono en el retorno a la piscina según el diagrama.
8. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 7 caracterizado por que Cada modulo de generación se compone de: 2 electrodos de acero Inoxidable 316 L, y entre cada electrodo una placa de vidrio, donde se arma herméticamente para inyectar el aire enriquecido a través de un muy pequeño espacio entre los electrodos (2 milímetros), en donde se aplica un MAT (muy alto voltaje) a través de fly back, a 150,000 volts y frecuencias cercanas a 1 khz.
9. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por que Dada la extrema reactividad del gas, se incorporo un destructor de ozono, esto es, un filtro de carbón activado, que impida que este gas se fugue al ambiente y entre en contacto con los usuarios.
10. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por que se instala en la línea de retomo, un sensor de ORP, en donde este monitoreo retroalimentara el sistema de control, quien enviara paro del sistema en caso de exceder el valor preestablecido.
11. Sistema integral de desinfección para el agua de piscinas, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por que un medidor de ph y un controlador, quien enviara señal a una bomba dosificadora de un modificador de ph, con la finalidad de mantener este parámetro dentro del rango normado, en donde las mediciones son enviadas por el controlador vía satelital a una página web, con los valores en tiempo real, alarmas y gráficas que contribuyen a una fácil y eficiente operación.
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