ES2214080B1 - Sistema de obtyencion de agua a partir de la humedad del aire. - Google Patents

Abstract

Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, que consiste en el tratamiento continuo de una masa de aire que se hace pasar a través de una unidad de condensación (2), en donde por medio de un fluido refrigerante, procedente de una unidad de frío (3), se produce un enfriamiento que provoca la condensación de la humedad contenida en el aire tratado, la cual se transforma en agua líquida, recogiéndose en un depósito (7) para su distribución.

Description

Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire.

La presente invención se refiere a un sistema de obtención de agua, que se basa en el proceso físico de que cuando el aire cargado de una cierta humedad pasa por una zona fría, parte de la humedad contenida en el mismo se condensa a estado líquido.

Es un hecho que en muchas zonas geográficas existe, al menos temporalmente, escasez de agua, lo cual conlleva a restricciones que a veces no cubren ni las necesidades más elementales.

Para paliar este problema se han desarrollado múltiples soluciones encaminadas a la obtención alternativa de agua utilizable al menos para algunos usos, como es por ejemplo la desalación del agua del mar y la reutilización de aguas residuales, con lo cual se solucionan algunos objetivos, por ejemplo en el riego o en la utilización para fines de limpieza, pero no se obtiene agua suficientemente adecuada para el consumo alimentario o como bebida, persistiendo por lo tanto un problema considerable en este sentido.

Se sabe, por otra parte, que el aire ambiente posee siempre una humedad que varía en función de las condiciones atmosféricas, de la proximidad al mar, de la vegetación existente en el terreno, etc., de manera que convirtiendo la humedad del aire en agua, ésta puede ser una fuente suministradora de agua, con la ventaja de que la fuente de origen, que es el aire, resulta gratuita e inagotable, mientras que la humedad que contiene posee cantidades muy bajas de sales minerales, permitiendo la obtención de agua de alta calidad.

De acuerdo con ello, según el objeto de la invención se propone un sistema que consiste en someter al aire a unas determinadas condiciones de enfriamiento, para provocar la condensación de su humedad y así obtener una producción de agua.

Este sistema objeto de la invención consiste en tomar una masa de aire, mediante aspiración o por convección natural, haciéndola pasar a través de una unidad de condensación, en donde mediante aportación de una refrigeración se obtiene un enfriamiento que provoca la condensación de la humedad de la masa de aire tratada, obteniéndose agua líquida que se recoge en un depósito de almacenamiento.

El proceso se desarrolla mediante una circulación continua del aire a tratar, a través de la unidad de condensación, con lo que la obtención de agua es continua, dependiendo el caudal de la producción del volumen de aire tratado y del grado de humedad que el mismo contenga.

En ese sentido, el aire a tratar se puede tomar directamente del exterior de la planta de producción, yendo ésta instalada en el lugar donde se precisa el suministro del agua, pero como realización práctica, para una mayor producción, se prevé la instalación de una torre aspiradora de aire en la proximidad del mar, donde el aire es por naturaleza más cálido y más húmedo, disponiéndose una conducción de dicho aire hasta la planta de producción de agua instalada en una zona de montaña, donde la temperatura es más baja y facilita el enfriamiento para la condensación de la humedad del aire conducido hasta allí.

La unidad de condensación, en donde se hace efectiva la obtención de agua a partir de la humedad del aire, se prevé formada por un cuerpo con múltiples tubos transversales, por los que se hace pasar en circulación continua un fluido refrigerante, mientras que a través del cuerpo, en contacto con el exterior de los tubos, se hace pasar el aire en tratamiento, el cual se enfría al contactar con los tubos del refrigerante, condensándose su humedad.

El fluido refrigerante puede ser líquido, por ejemplo mediante una corriente de agua circulando desde un depósito frío; o bien mediante una corriente de aire refrigerada mediante el paso por un intercambiador de enfriamiento por el que a su vez pasa un fluido refrigerador.

Con el mencionado sistema objeto de la invención se obtiene por lo tanto una realización sencilla para la obtención de agua a partir de una fuente inagotable que es el aire, obteniéndose un agua de alta calidad que sirve para cualquier tipo de consumo, de manera que dicho sistema resulta con vida propia y de carácter preferente para la obtención de agua para el consumo como bebida o en alimentación.

La figura 1 muestra un esquema de la planta de producción para el desarrollo del sistema preconizado.

La figura 2 es un esquema del paso del aire a tratar por la unidad de condensación.

La figura 3 es una perspectiva esquemática de la unidad de condensación.

La figura 4 es un esquema de la producción del fluido refrigerante destinado para el enfriamiento del aire en la unidad de condensación.

La figura 5 es una realización en esquema de la producción de fluido refrigerante a base de una circulación de agua desde un depósito frío.

La figura 6 es una realización en esquema de la producción de fluido refrigerante a base de una circulación de aire que pasa por un intercambiador de enfriamiento.

La figura 7 es un esquema de la instalación del sistema con recogida de aire cerca del mar y su conducción hasta la plata de producción situada en una zona de montaña.

La figura 8 es un esquema de la torre de aspiración mediante la que se recoge el aire para enviarlo a la planta de producción.

La figura 9 es un esquema de la disposición de la torre de aspiración del aire sobre el agua del mar.

El objeto de la invención es un sistema destinado para la obtención de agua mediante la condensación de la humedad contenida en el aire.

Para ello se utiliza una planta de producción (1), en la cual se incluye una unidad de condensación (2), en la que se ocasiona una función de enfriamiento mediante un fluido refrigerante suministrado desde una unidad de frío (3), estableciéndose a través de la unidad de condensación (2) un paso de aire que entra por una conducción (4) de llegada y sale después por una salida (5) de expulsión, según la figura 1.

Cuando el aire que entra por la conducción (4) pasa a través de la unidad de condensación (2), sufre un enfriamiento por el efecto que ocasiona el refrigerante en dicha unidad (2), con lo cual la humedad contenida en el aire circulante se condensa, recogiéndose en forma líquida a través de un desagüe (6) hacia un depósito (7) de almacenamiento, según las figuras 1 y 2.

De este modo se obtiene una producción de agua que, recogida en el depósito (7), puede ser suministrada para cualquier consumo, siendo apta como bebida y para la alimentación, dado el pequeño contenido de sales minerales que posee.

La unidad de condensación (2) puede estructurarse según cualquier forma de realización en la que la circulación de un fluido refrigerante permita establecer un enfriamiento en una zona por la que pase el aire a tratar; por ejemplo, tal como representa la figura 3, mediante una pluralidad de tubos (8) dispuestos transversalmente entre sendas cámaras (9) y (10), quedando la primera conectada a una conducción (11) de suministro del refrigerante y la segunda (10) en comunicación con otra conducción (12) de salida del refrigerante.

Si el refrigerante es un líquido, la conducción de salida (12) irá conectada a la cámara (10), pero si se emplea aire como fluido refrigerante, la cámara (10) puede ir provista de múltiples orificios (13) y la conducción (12) conectada al recinto que define una carcasa exterior (14), dentro del cual se aloja el conjunto de los tubos (8) con las cámaras (9) y (10).

En esas condiciones los tubos (8) son enfriados continuamente por el refrigerante que pasa desde la cámara (9) hacia la cámara (10), de manera que, haciendo pasar una proyección (15) del aire a tratar, a través de la zona en la que se encuentran los tubos (8), cuando el aire de dicha proyección (15) entra en contacto con los mencionados tubos (8) sufre un enfriamiento, lo cual da lugar a la condensación de la humedad contenida en dicho aire de la proyección (15), cayendo en forma de agua líquida (16) que se recoge en la parte inferior.

Según muestra la figura 4, el fluido refrigerante se hace llegar a la unidad de frío (3) mediante una bomba (17), para después ser impulsado hacia la unidad de condensación (2) mediante otra bomba (18), pudiendo establecerse una recirculación en circuito cerrado del fluido refrigerante, o bien una conducción del mismo entre una alimentación de entrada y un desalojo final sin retorno, lo cual no altera el concepto de la condensación de la humedad del aire en tratamiento, que es lo esencial del sistema de la invención.

Como anteriormente se ha indicado, el fluido refrigerante puede ser líquido, por ejemplo agua, en cuyo caso, como ejemplo de realización, pero sin carácter limitativo, la unidad de frío (3) puede ser un depósito (19) como muestra la figura 5, con una entrada (20) de suministro de agua y una salida (21) provista con una bomba de impulsión (22) para el envío del agua hacia la unidad de condensación, instalándose dicho depósito (19) en un lugar fresco y con una cubierta de cierre, para el cubrimiento durante el día a efectos de que el agua no se caliente por la acción solar, y para dejarle descubierto durante la noche, con el fin de que el agua se enfríe por el efecto del frío nocturno, sin que sea necesario por lo tanto ningún consumo de energía para la refrigeración.

El refrigerante puede ser también aire, en cuyo caso, como ejemplo de realización, pero también sin carácter limitativo, la unidad de frío (3) puede estar formada, como muestra la figura 6, por un intercambiador de enfriamiento (23), a través del cual se hace pasar un refrigerante procedente de un generador de frío (24), mientras que en contacto con el intercambiador de enfriamiento (23) se hace circular una corriente de aire que llega impulsada por un ventilador (25) y que es enviada después mediante otro ventilador (26) hacia la unidad de condensación.

La planta de producción (1) puede instalarse en cualquier lugar para la aplicación del sistema, tomando el aire para el tratamiento directamente del exterior.

Sin embargo, la cantidad de agua (16) que se obtiene en la aplicación del sistema, depende del volumen de aire que se somete a tratamiento y además, muy significativamente, de la cantidad de humedad que contenga el aire que se somete al tratamiento.

En este sentido, el aire de las zonas próximas al mar tiene por naturaleza una mayor concentración de humedad, por lo que para la aplicación del sistema es preferible tomar el aire de una zona próxima al mar. Ahora bien, en las zonas próximas al mar la temperatura suele ser normalmente más alta que en las zonas de montaña, por lo que a efectos del enfriamiento necesario para la condensación de la humedad del aire, es preferible la instalación en zonas de montaña, donde la energía necesaria para el enfriamiento que se ha de efectuar, es menor.

De acuerdo con todo ello, según lo representado en la figura 7, se prevé una instalación compuesta por una torre de aspiración (27), que se dispone en una zona próxima al mar (28) y desde la cual se establece una conducción (29), preferentemente subterránea, hasta una zona de montaña (30), en donde se dispone la planta de producción (1). De este modo, el aire que se utiliza para la aplicación del sistema de obtención de agua, es aire templado y cargado de humedad, en tanto que el proceso operativo de la condensación se lleva a cabo en un ambiente más fresco, donde es más fácil efectuar el enfriamiento del aire utilizado.

La torre de aspiración (27) puede ser una simple cámara de entrada de aire por convección natural, ya que en el lugar de destino, que es la planta de producción (1), se halla en situación más elevada, hacia donde tiende a ascender el aire más caliente que se recoge en la zona de aspiración.

No obstante, para favorecer el transporte del aire hacia la planta de producción (1), con el fin de que la masa de aire que se somete al tratamiento de condensación, sea mayor, la entrada del aire en la torre de aspiración (27) se prevé preferentemente con medios de impulsión (31), como representa la figura 8, pudiendo utilizarse para tal fin elementos de impulsión a modo de ventiladores, o de cualquier otro tipo, como elementos de impulsión rotativos, etc..

La torre de aspiración (27) puede incluso situarse sobre el agua del mar (28), como representa la figura 9, para recoger el aire desde prácticamente en contacto con el agua, en donde resulta con la mayor cantidad de humedad y por lo tanto de mayor rendimiento para aplicación del sistema de obtención de agua.

Claims (7)

1. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, caracterizado por el tratamiento en continuo de una masa de aire, haciéndola pasar a través de una unidad de condensación (2), en donde por medio de un fluido refrigerante se produce un enfriamiento que provoca la condensación de la humedad contenida en el aire tratado, la cual se transforma en agua líquida (16) que se recoge en un depósito (7) de almacenamiento para la distribución al consumo.

2. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la unidad de condensación (2) se constituye según una estructura de tubos transversales (8), por los cuales circula el fluido refrigerante, haciéndose pasar por entre dicha estructura una proyección (15) del aire a tratar, el cual se enfría cuando entra en contacto con los tubos (8), condensándose su humedad.

3. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el fluido refrigerante se procesa de manera continua en una unidad de frío (3), desde la cual se impulsa hasta la unidad de condensación (2) para el enfriamiento del aire que se somete al tratamiento de condensación.

4. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizado porque según una realización la unidad de frío (3) se constituye por un depósito (19) de agua, provisto con una cubierta practicable para el cierre durante el día y la apertura durante la noche, a efectos de mantener el agua con una temperatura baja para su utilización como fluido refrigerante para el proceso de la condensación.

5. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizado porque según una realización la unidad de frío (3) se constituye por un intercambiador de enfriamiento (23), mediante el cual se enfría una corriente de aire destinado como fluido refrigerante para el proceso de la condensación.

6. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la primera y tercera reivindicaciones, caracterizado porque la unidad de condensación (2) se incluye, junto con la unidad de frío (3) del fluido refrigerante y con el depósito (7) de almacenamiento del agua que se obtiene en el proceso de la condensación, en una planta de producción (1) que incluye una entrada (4) de suministro del aire a tratar y una salida (5) de evacuación del aire después de la condensación.

7. Sistema de obtención de agua a partir de la humedad del aire, en todo de acuerdo con la primera y sexta reivindicaciones, caracterizado porque en una realización preferente de instalación el aire a tratar se toma de una zona próxima al mar (28) o sobre el agua del mar (28), mediante una torre de aspiración (27), desde la cual se establece una conducción (29), preferentemente subterránea, hasta la planta de producción (1) dispuesta en una zona de montaña (30).