WO2013011167A1 - Sistema de evaporación forzada de residuos líquidos por nebulización vibro-dinámica a baja presión empleando como fuente de energía un motor solar stirling - Google Patents

Abstract

La presente invención representada en la figura 1, tiene por objeto un sistema de evaporación forzada de residuos líquidos basado en la nebulización del efluente a evaporar dentro de una cámara en la que se aplica aire seco y caliente (1). El sistema además consta de un ventilador que genera una corriente forzada de aire (2), este aire caliente puede proceder del exterior u obtenerse al ser calentado dentro del sistema mediante un intercambiador de calor o resistencia eléctrica calefactora (3). Para obtener gotas de tamaño microscópico, y con ello una gran superficie de contacto en la interfaz aire-líquido, en lugar de mallas de evaporación que terminan obturándose y perdiendo eficiencia con el tiempo, se emplea un conjunto de nebulizadores vibro-dinámicos que trabajan a baja presión (4), donde el efluente llega tras ser previamente filtrado sin grandes exigencias, e impulsado. La mezcla aire-líquido sufre en el interior de la cámara un proceso cuasi-adiabático donde tras un intercambio de calor sensible a latente, se genera un enfriamiento del aire y una evaporación del líquido de gran eficiencia. Las gotas de líquido que no son evaporadas son recogidas en la parte inferior de la cámara (5). Para evitar la emisión de aerosoles al ambiente al ser arrastrados por la corriente forzada de aire húmedo, se emplea un separador de gotas (6), situado a la salida de la cámara de evaporación. Las condiciones del aire de entrada son medidas con un sistema de sensores (7), que permite modificar la cantidad de líquido a circular por los nebulizadores y la velocidad del ventilador, para de esta manera obtener el máximo rendimiento de evaporación. Un motor solar Stirling proporciona la electricidad necesaria y una fracción de calor para calentar el aire de entrada.

Description

Título

Sistema de evaporación forzada de residuos líquidos por nebulización vibro- dinámica a baja presión empleando como fuente de energía un motor solar Stirling

Objeto de la invención

Sistema de evaporación forzada de residuos líquidos con nebulizadores vibro- dinámicos que exigen baja presión de entrada de líquido y un filtrado sin grandes exigencias, siendo de especial aplicación en el ámbito de la industria aceitunera para la desecación de las lejías o salmueras, o en el tratamiento de cualquier otro producto residual contaminante, con alto contenido en agua como por ejemplo residuos mineros, de la industria química o agroindustrial. El sistema usando un ordenador o similar controlables en remoto, adecúa su funcionamiento en todo momento en función de las condiciones del aire de entrada y del tipo de líquido a evaporar, para obtener la máxima eficiencia de evaporación. El empleo de un motor solar Stirling como fuente de energía renovable preferida, permite obtener electricidad para el accionamiento de la bomba y elementos eléctricos, además el calor procedente del foco frió de dicho motor sirve para calentar parcialmente el aire de entrada.

Estado de la técnica

Hasta la fecha, no existen sistemas industriales patentados que reúnan para el mismo efecto todos los elementos que componen esta invención, siendo diferenciador de esta invención el uso de nebulizadores vibro-dinámicos de baja presión de trabajo y escasas exigencias en el filtrado y el uso preferido de un motor solar Stirling como fuente de energía.

Lo habitual es localizar invenciones en las que se usa una corriente de aire forzada para aplicar directamente sobre el líquido a evaporar, en otros casos se hace sobre malla de evaporación y otras veces se trata de nebulizar al aire libre con una simple pulverización, por lo que el tamaño de gotas es muy grande y el proceso de evaporación poco efectivo.

Algunos ejemplos que emplean evaporación forzada en sus diversas variantes son:

P2024097_A6: Sistema de evaporación de agua en embalses por medio de energía eólica. P2157798_B1 : Módulo para la evaporación forzada de líquidos contenidos en balsas y similares.

P2230937_A1 : Dispositivo para la evaporación y condensación atmosférica de medios acuosos.

P2187379_A1 : Sistema de tratamiento integral de residuos líquidos de aderezo de aceituna.

P2021191_A6: Instalación para la depuración integral del alpechín.

P2023726_A6: Torre de refrigeración.

P2025470_A6: Instalación para desalinización de agua del mar.

P2085799_T3: Torres de convección.

P2190829_B1: Dispositivo para evaporación y condensación atmosférica de medios acuosos.

P2245851_B1 : Sistema de evaporación forzada de alpechín u otros residuos líquidos.

P2328885_A1 : Sistema evaporador de aguas residuales y similares por energías renovables.

P2208112_B1 : Proceso de secado de "alperujo".

P2110913_A1 : Paneles solares para desalar agua de mar.

P2296519_A1 : Evaporador solar de salina.

P2323338_A1 : Procedimiento de planta dual con energías renovables para la desalinización de agua de mar y obtención de energía eléctrica.

Descripción de las figuras

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una figura que ayuda a comprender mejor la invención y que se relaciona expresamente con una realización de dicha invención presentándose como un ejemplo no limitativo de ésta, y en base a cual se comprenderán más fácilmente las innovaciones y ventajas del sistema de evaporación objeto de la invención.

Figura 1- Muestra un esquema general de una forma preferente de realización del equipo que determina el sistema de la invención y que consta de una caja hermética (1), un ventilador (2), un sistema calentador de aire (3), un conjunto de nebulizadores vibro-dinámicos (4), una salida de retorno de líquido concentrado (5), un separador de gotas anti-aerosoles (6) y un sistema de medida de las condiciones del aire de entrada (7). Descripción de la invención

El sistema de evaporación forzada que la invención propone, resuelve de forma eficaz la eliminación de las grandes cantidades de residuos, permitiendo la utilización de balsas o depósitos de reducida superficie ya que se produce una evaporación rápida del agua que forma parte de estos residuos sin que la balsa llegue al límite de su capacidad.

El sistema descrito basado en nebulizadores vibro-dinámicos aporta indiscutibles ventajas: No requiere un sistema impulsor de alta presión, el filtrado del efluente no es crítico, las tuberías no tienen por qué ser de alta presión ya que la misma en su interior es baja en comparación con sistema comerciales de nebulización a alta presión y finalmente los nebulizadores vibro-dinámicos son de materiales menos exigentes lo que abarata su precio no sufriendo los inconvenientes de las mallas de evaporación al tratar este tipo de residuos con partículas en suspensión.

El sistema es respetuoso con el medio ambiente no sólo porque impide la emisión de aerosoles, sino porque además hace uso de energía solar a partir de un motor Stirling.

Modo de realización de la invención

Se va a describir una realización preferida atendiendo a la figura 1 , para el caso de la industria de la aceituna de mesa a título ilustrativo y sin carácter limitativo.

El líquido contenido en la balsa (salmuera y lejías), es aspirado mediante una tubería que tiene en su extremo una válvula anti-retorno y un filtro para impurezas gruesas. La bomba de aspiración genera a su vez la impulsión a la presión de trabajo necesaria para los nebulizadores vibro-dinámicos. Antes de entrar en el sistema descrito por la invención y que está aislado del exterior mediante una caja hermética (1), se hace un filtrado para asegurar que no se producirán obstrucciones en los nebulizadores. El aire caliente impulsado por el ventilador (2) u opcionalmente calentado por el intercambiador o las resistencias eléctricas (3), incide sobre el líquido en forma de micro-gotas procedente de los nebulizadores vibro-dinámicos (4), con lo que se produce una transferencia de calor que produce una evaporación de alta eficiencia. Las partículas de líquido que no se han evaporado por ser de mayor tamaño o residuos, caen por gravedad a la parte baja del depósito generándose una salida de retomo de líquido concentrado hacia la balsa (5). La corriente de aire está cargada de una mezcla de vapor de agua y gotas de líquido en suspensión, para evitar que estas últimas salgan al exterior como aerosoles, se dispone en la salida del evaporador un separador de gotas (6). Para obtener la máxima eficiencia de evaporación se mide en tiempo real las condiciones del aire de entrada (7), estos datos son procesados en un ordenador o similar controlable en remoto y se actúa sobre la velocidad de giro de la bomba y ventilador para de acuerdo al diagrama psicométrico y a la naturaleza del efluente, buscar el punto de máxima eficiencia en todo momento. El aporte de energía eléctrica y una parte de la térmica para un eventual calentamiento del aire, se obtiene por conversión de la energía solar en un motor Stirling.

Claims

Reivindicaciones

1. -Sistema de evaporación forzada de residuos líquidos con nebulizadores vibro- dinámicos que exigen baja presión de entrada de líquido y un filtrado sin grandes exigencias descrito de forma genérica en la figura 1 , siendo de especial aplicación en el ámbito de la industria aceitunera para la desecación de las lejías o salmueras, o en el tratamiento de cualquier otro producto residual contaminante, con alto contenido en agua como por ejemplo residuos mineros, de la industria química o agroindustrial, que se caracteriza porque está constituido mediante la combinación funcional de: a) Una caja estanca donde se lleva a cabo la nebulización y evaporación del efluente líquido (1).

b) un ventilador que genera una corriente forzada de aire caliente que puede proceder de una fuente de calor residual o de energías renovables (2).

c) un intercambiador de calor o resistencia eléctrica calefactora para calentar eventualmente aire frío (3).

d) un conjunto de nebulizadores vibro-dinámicos que trabajan a baja presión, con baja exigencia de filtrado, sin pérdida de eficiencia por obturación progresiva y de fácil reemplazo (4).

e) una cámara estanca con salida en su parte inferior para recoger las gotas de líquido que no han sido evaporadas (5).

f) un separador de gotas para evitar la emisión de aerosoles al ambiente al ser arrastrados por la corriente forzada de aire húmedo generada (6).

g) Un sistema de sensores que mide las condiciones del aire a la entrada (7).

2- Según reivindicación 1 , caracterizado porque es controlado por ordenador o similar en conexión remota permitiendo modificar los parámetros de funcionamiento y cuantificar el rendimiento.

3.-Según reivindicación 1 , caracterizado porque en su descripción preferida emplea un motor solar Stirling como suministro eléctrico y parcialmente de calor.