ES2337286T3 - Aparato de desinfeccion del agua. - Google Patents

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ES2337286T3 ES06123520T ES06123520T ES2337286T3 ES 2337286 T3 ES2337286 T3 ES 2337286T3 ES 06123520 T ES06123520 T ES 06123520T ES 06123520 T ES06123520 T ES 06123520T ES 2337286 T3 ES2337286 T3 ES 2337286T3
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Alexander Collins Quay Technologies Ltd Duncan
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Abstract

Un aparato de desinfección del agua, que comprende: (a)un canal (10) para definir un flujo de agua; (b)múltiples fuentes (20a-20j) de luz ultravioleta, comprendiendo cada una: (i)una o más unidades alargadas (40) de lámpara ultravioleta que comprenden al menos una bombilla ultravioleta y que definen un eje de unidad alargada de lámpara, que es perpendicular al flujo de agua, y en la que, durante su uso, al menos parte de dicha unidad alargada de lámpara se encuentra con dicho flujo de agua; (ii)una camisa (44) de cuarzo dispuesta para rodear la al menos una bombilla ultravioleta; y (iii)una o más unidades (30) de microondas que comprenden una fuente de energía de microondas para excitar dicha al menos una bombilla ultravioleta, en el que las unidades de lámpara ultravioleta están dispuestas de forma vertical entre una placa superior (22) de soporte y una placa inferior (24) de soporte, estando colocadas la o las unidades (30) de microondas en una superficie superior de la placa superior (22) de soporte.

Description

Aparato de desinfección del agua.
Campo técnico
La presente invención se circunscribe al campo de los aparatos de desinfección del agua, en los que el agua que va a ser desinfectada (por ejemplo, esterilizada) fluye a través de una fuente de luz ultravioleta (UV).
Antecedentes de la invención
Se conoce el uso de radiación ultravioleta (UV) en sistemas de desinfección para su uso en la limpieza del agua. Dichos sistemas son descritos en las solicitudes de patente estadounidense US 2003/0122092 y US 2004/0195854. La radiación UV actúa para matar bacterias y gérmenes.
Los sistemas conocidos emplean energía de microondas para excitar la fuente de radiación UV (por ejemplo, la solicitud de patente del Reino Unido GB2413005). Un problema con dichos sistemas es que es difícil proporcionar de forma eficaz suficiente energía de excitación a la fuente de UV y es difícil transferir de forma eficaz esa energía al agua que va a ser tratada. Por lo tanto, es difícil disponer un aparato para fines de un tratamiento industrial del agua de rendimiento elevado.
Se describe ahora un aparato de desinfección del agua que permite que se lleve a cabo un tratamiento eficaz de desinfección del agua de rendimiento elevado de rayos UV. El aparato comprende múltiples fuentes de luz ultravioleta, cada una de las cuales comprende una lámpara UV, que está excitada por una fuente de energía de microondas; y un canal para canalizar agua por la lámpara UV. La lámpara UV está dispuesta perpendicular al flujo de agua, y está rodeada de forma adecuada por una guía de ondas que comprende material transparente a los rayos UV.
Se ha descubierto que el aparato de desinfección del agua de la presente invención proporciona una eficacia mejorada (por ejemplo, una capacidad mejorada de desinfección del agua) y menores costes de funcionamiento.
Resumen de la invención
Conforme a un aspecto de la presente invención se proporciona un aparato de desinfección del agua, que comprende:
(a)
un canal para definir un flujo de agua;
(b)
múltiples fuentes de luz ultravioleta, comprendiendo cada una:
(i)
una o más unidades alargadas de lámpara ultravioleta que comprenden al menos una bombilla ultravioleta y que definen un eje de la unidad alargada de lámpara, que es perpendicular al flujo de agua, y en las que, durante su uso, al menos parte de dicha unidad de lámpara se encuentra con dicho flujo de agua;
(ii)
una camisa dispuesta para rodear la al menos una bombilla ultravioleta; y
(iii)
una o más unidades de microondas que comprenden una fuente de energía de microondas para excitar dicho al menos una bombilla ultravioleta,
en el que las unidades de lámpara ultravioleta están dispuestas de forma vertical entre una placa superior de soporte y una placa inferior de soporte, estando colocadas la o las unidades de microondas en una superficie superior de la placa superior de soporte.
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Descripción detallada de la invención
Se proporciona un aparato que es adecuado para su uso en la desinfección del agua por medio de irradiación ultravioleta.
El aparato comprende un canal, que durante su uso, define un flujo de agua que va a ser tratada. El canal puede estar definido por cualquier medio adecuado, y está abierto de forma adecuada al medioambiente. En realizaciones, el canal está definido por una disposición de zanja o de depresión, que está comprendido de forma adecuada de material de hormigón. El flujo de agua puede estar dispuesto para ser bombeado o para fluir por gravedad.
El aparato comprende múltiples fuentes de luz ultravioleta.
Cada una de las múltiples fuentes de luz ultravioleta comprende (i) una unidad alargada de lámpara ultravioleta que comprende al menos una bombilla ultravioleta y que define un eje de unidad alargada de lámpara; y (ii) una unidad de microondas que comprende una fuente de energía de microondas para excitar dicho al menos una bombilla ultravioleta.
La fuente de energía de microondas proporciona energía de microondas para excitar la bombilla ultravioleta. De forma adecuada, la fuente de energía de microondas comprende un magnetrón u otro dispositivo adecuado de producción de microondas.
En realizaciones, la fuente de energía de microondas proporciona una corriente continua (es decir, no pulsada) de energía de microondas.
En otras realizaciones, la fuente de energía de microondas proporciona energía pulsada de microondas para excitar la bombilla ultravioleta. De forma adecuada, se pulsa la fuente de energía pulsada de microondas con anchuras de pulso que varían entre 100 milisegundos y 0,5 microsegundos, preferentemente entre 10 milisegundos y 5 microsegundos. De forma adecuada, la fuente de energía pulsada de microondas tiene un periodo de pulso entre 100 milisegundos y 0,5 microsegundos, preferentemente entre 5 milisegundos y 50 microsegundos. De forma adecuada, se pulsa la fuente de energía pulsada de microondas a una frecuencia entre 2 MHz y 10 Hz. Es preferente la optimización tanto de la anchura del pulso como del periodo del pulso.
En realizaciones, se puede excitar la lámpara UV tanto por medio de una fuente de energía continua (es decir, no pulsada) de microondas como por medio de una fuente de energía pulsada de microondas. De forma adecuada, el valor máximo de energía de la excitación pulsada es significativamente mayor que el del valor máximo de energía de la excitación continua. Las relaciones típicas de máxima energía varían entre 1:10 y 1:100 para niveles de energía continua:pulsada. En un ejemplo, se excita la lámpara con un estado estacionario por medio de una fuente de energía continua de 10 vatios y se pulsa hasta 3.000 vatios por una fuente de excitación pulsada.
En realizaciones, la fuente de luz ultravioleta está dispuesta para la emisión bien de radiación ultravioleta monocromática como policromática.
Se selecciona la longitud de onda dominante de la fuente de luz ultravioleta conforme a la aplicación particular de desinfección del agua para la que se va a utilizar la fuente de luz. Normalmente, la longitud de onda dominante de la fuente de luz ultravioleta es desde 160 nm hasta 370 nm.
En realizaciones, la longitud de onda dominante de la fuente de luz ultravioleta es desde 240 nm hasta 310 nm, particularmente 254 nm. Se ha descubierto que dichas longitudes de onda son particularmente útiles para aplicaciones de desinfección o de purificación del agua.
La bombilla ultravioleta, o cada uno, tiene cualquier forma y tamaño adecuados, pero preferentemente tiene una forma alargada, tal como una forma cilíndrica o una forma de cigarro. Los diámetros de bombilla típicos son desde 5 hasta 200 mm, preferentemente desde 10 hasta 40 mm, por ejemplo 22 mm.
En realizaciones, la unidad alargada de lámpara ultravioleta comprende múltiples bombillas ultravioleta. Las bombillas ultravioleta pueden ser de tipo similar, por ejemplo de tamaño y de temperatura de funcionamiento similares o se pueden emplear combinaciones de distintos tipos de bombilla. El número de bombillas ultravioleta empleado está adaptado al propósito de su uso. Normalmente, la unidad alargada de lámpara ultravioleta comprende entre 2 y 25 bombillas ultravioleta, preferentemente entre 3 y 18.
Se contemplan diversas formas de disposición de las múltiples bombillas ultravioleta incluyendo disposiciones aleatorias o informales, disposiciones lado a lado, disposiciones secuenciales, disposiciones en conjunto y agrupaciones. Las bombillas ultravioleta pueden estar dispuestas en disposiciones de circuito eléctrico en serie, en paralelo o mezcladas en serie y en paralelo. En realizaciones, las múltiples bombillas ultravioleta son alargadas y están dispuestas en una disposición lado a lado.
De forma adecuada, la bombilla ultravioleta, o cada uno de ellas, tiene una temperatura de funcionamiento que maximiza las características escogidas de la bombilla. Las temperaturas de funcionamiento típicas son desde 10ºC hasta 900ºC, por ejemplo 40ºC hasta 200ºC y se seleccionará y se optimizará la temperatura de funcionamiento conforme al propósito del uso.
En realizaciones, la bombilla ultravioleta, o cada una de ellas, no tiene electrodo. Es decir, es una bombilla sin electrodo como una que comprende un tubo parcialmente al vacío que comprende un elemento o mezclas de elementos en forma de vapor. El mercurio es un elemento preferente para este fin, pero las alternativas incluyen mezclas de gases inertes con compuestos de mercurio, sodio y azufre. Los halogenuros, como el halogenuro de mercurio, también son adecuados en la presente memoria. Las amalgamas también son adecuadas en la presente memoria, incluyendo la amalgama de indio/mercurio.
De forma inevitable, dichas bombillas sin electrodo emiten un espectro de longitudes de onda, dependiendo de la naturaleza química del elemento o de los elementos del núcleo central.
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En el presente documento se contemplan realizaciones que emplean múltiples lámparas de distintas características de espectro.
De forma adecuada, la máxima energía de funcionamiento para cada bombilla ultravioleta es entre 100 vatios y 100.000 vatios, preferentemente entre 500 vatios y 30.000 vatios.
Durante su uso, al menos parte de la unidad alargada de lámpara se encuentra con el flujo de agua. En realizaciones, ninguna de las unidades de microondas se encuentra con el flujo de agua. De forma adecuada, la unidad de microondas está alimentada por una fuente de alimentación (por ejemplo, una batería o una fuente de corriente eléctrica) y es muy preferible que el flujo de agua no entre en contacto con la fuente de alimentación.
El eje de la unidad alargada de lámpara es perpendicular al flujo del agua, que generalmente fluye de forma horizontal en una dirección definida por el canal. Esto contrasta con las disposiciones típicas de la técnica anterior, en las que el flujo de agua es a lo largo del eje alargado de la lámpara. De forma adecuada, el eje de la unidad alargada de lámpara es un eje vertical (es decir, está orientado de forma vertical). Una ventaja de dicha orientación vertical es que la unidad de microondas y todas las conexiones eléctricas a la misma incluyendo, por ejemplo, la fuente de alimentación, pueden estar colocadas completamente encima de la línea del agua, de forma que durante su uso, estas no se encuentren con el flujo del agua.
En realizaciones, el aparato de desinfección del agua de la presente memoria está dotado de uno o más deflectores para dirigir el flujo del agua a la unidad alargada de lámpara, o a cada una de ellas. Los deflectores pueden tener cualquier tamaño o forma adecuados. De forma adecuada, el o los deflectores están dispuestos de forma separada (por ejemplo, separados de forma radial) en torno a la unidad alargada de lámpara, o a cada una de ellas.
En realizaciones, los deflectores comprenden elementos alargados (por ejemplo, cilíndricos alargados), y los deflectores alargados están dispuestos paralelos al eje alargado de la lámpara de cada unidad alargada de lámpara. Por lo tanto, cuando la unidad alargada de lámpara, o cada una de ellas, está dispuesta de forma vertical, los deflectores también están dispuestos de forma vertical.
Cuando los deflectores son elementos cilíndricos alargados, el espacio dentro del cilindro puede ser utilizado, en realizaciones, para proporcionar otras funciones y/o alojar otros elementos del aparato de la presente memoria. Por lo tanto, en realizaciones uno o más de los deflectores comprenden un elemento de tubo de aire de un sistema de refrigeración de aire de la presente memoria (como se describe con más detalle más adelante). En otras realizaciones, uno o más de los deflectores alojan un tornillo regulador de un sistema de limpiador amovible de la presente memoria (como se describe con más detalle más adelante).
En realizaciones, la unidad alargada de lámpara ultravioleta comprende una guía de ondas ópticamente transparente para guiar la energía de microondas que se origina en la fuente de energía de microondas hasta la al menos una bombilla ultravioleta, en la que la guía de ondas rodea completamente la al menos una bombilla ultravioleta.
Las solicitudes de patente PCT del solicitante n^{os} WO 00/32244, WO 01/09924 y WO 03/021.632 describen fuentes de luz ultravioleta en las que una guía de ondas ópticamente transparente rodea al menos una bombilla ultravioleta.
Por guía de ondas ópticamente transparente se quiere decir una guía de ondas que es sustancialmente transparente a la radiación ultravioleta empleada en el presente documento, que tiene normalmente una transparencia superior al 50%, preferentemente superior al 90% a la radiación UV.
La guía de ondas ópticamente transparente controla el flujo de radiación ultravioleta desde la misma. Normalmente, la función de control incluye la prevención de la liberación de frecuencias de radiación ultravioleta perjudiciales o innecesarias.
En realizaciones, la guía de ondas ópticamente transparente está dotada de una camisa (por ejemplo, una camisa de cuarzo) y el material de esa camisa está seleccionado para permitir, preferentemente, que escapen distintas longitudes de onda de radiación UV. La naturaleza exacta de la guía de ondas ópticamente transparente y su función de control pueden estar adaptadas para cumplir el propósito de su uso.
En realizaciones, la guía de ondas controla el flujo de energía de microondas desde la misma. El control de la energía de microondas que pasa a través de la guía de ondas es útil en realizaciones de la invención que hacen uso tanto de la radiación UV como de la de microondas.
En otras realizaciones, la guía de ondas bloquea al menos la mayoría del flujo de energía de microondas desde la misma.
En realizaciones, la guía de ondas ópticamente transparente comprende una camisa que comprende cuarzo o material plástico transparente a UV. En general, una guía de ondas con camisa tendrá forma cilíndrica.
Se pueden contemplar distintas configuraciones de guía de ondas y camisa ópticamente transparentes. En un aspecto, la guía de ondas ópticamente transparente tiene forma rectangular y tiene una camisa de cuarzo proporcionada alrededor de la misma. En otro aspecto, la guía de ondas ópticamente transparente tiene forma cilíndrica (por ejemplo, que comprende una pantalla o una malla metálica). En general, las guías de ondas rectangulares dotadas de camisa con cuarzo son más caras que las guías de ondas cilíndricas de malla.
En realizaciones, la guía de ondas ópticamente transparente o cualquier camisa para la misma están revestidas con un revestimiento que asiste a controlar el flujo de energía ultravioleta y/o de microondas de la misma. El revestimiento puede ser aplicado en cualquiera de las superficies interna o externa, o en ambas, de la guía de ondas. También se contemplan revestimientos parciales.
En realizaciones, la guía de ondas ópticamente transparente o cualquier camisa para la misma comprenden un material conductor. El material conductor puede ser integral o puede aplicarse como un revestimiento o recubrimiento interno o externo. El recubrimiento puede entrar en contacto directamente con la superficie interna de la guía de ondas ópticamente transparente o puede estar separado de la misma.
En realizaciones, cualquier camisa para la guía de ondas ópticamente transparente y/o la bombilla ultravioleta están revestidas con un revestimiento que asiste en la modificación de la longitud de onda de la luz emitida.
En otras realizaciones, la guía de ondas ópticamente transparente está construida para garantizar el control del escape de la energía de microondas. Por ejemplo, se puede adaptar la guía de ondas para incluir distintas separaciones de agujeros, grosores de hilo y configuraciones globales.
En realizaciones, la guía de ondas comprende una malla conductora. Preferentemente, la malla conductora comprende un material conductor de alta frecuencia seleccionado del grupo constituido por cobre, aluminio y acero inoxidable.
En realizaciones, la unidad alargada de lámpara ultravioleta está dotada de una entrada de aire y una salida de aire dispuestas para dirigir un flujo de aire desde dicha entrada de aire a dicha salida de aire y por la al menos una bombilla ultravioleta. Normalmente, el flujo de aire está dispuesto para refrigerar las bombillas ultravioleta en funcionamiento para conseguir una temperatura de funcionamiento más constante.
El solicitante ha descubierto que el uso de dicho sistema de refrigeración de aire es particularmente importante para los sistemas de canal abierto en los que el nivel del agua (es decir, el nivel del flujo de agua) puede variar con cualquier periodo de uso con el efecto de que también varía la longitud de la unidad alargada de lámpara ultravioleta que se encuentra con el flujo de agua. El flujo de agua tiene un efecto de refrigeración sobre la unidad alargada de lámpara ultravioleta, y en ausencia de un flujo de aire refrigerante, este efecto de refrigeración del agua también variará con el tiempo, lo que puede dar lugar a problemas de sobrecalentamiento de la lámpara cuando los niveles de flujo de agua sean bajos. El flujo de aire proporciona una refrigeración, y por lo tanto una temperatura más constante de funcionamiento de la lámpara, incluso cuando los niveles de flujo de agua están bajos.
En realizaciones, el aparato de desinfección del agua comprende adicionalmente una unidad de bomba de agua para bombear aire en dicha entrada de aire de la unidad alargada de lámpara ultravioleta para definir un flujo de aire refrigerante por la al menos una bombilla ultravioleta.
En otras realizaciones, el aparato de desinfección del agua comprende adicionalmente una unidad de convección de aire para definir un flujo de aire refrigerante de convección por la al menos una bombilla ultravioleta.
En realizaciones, el aparato de desinfección del agua comprende al menos un conjunto de unidades de fuentes de luz ultravioleta, comprendiendo cada unidad del conjunto un conjunto de dichas múltiples fuentes de luz ultravioleta. De forma adecuada, cada conjunto de unidades de fuentes de luz ultravioleta comprende entre dos y seis (por ejemplo, cuatro) fuentes de luz ultravioleta.
En realizaciones, el aparato de desinfección del agua comprende múltiples unidades de conjuntos de fuentes de luz ultravioleta dispuestas a lo largo de la dirección del flujo de agua. Por lo tanto, el aparato puede ser suministrado y empleado de forma modular con distintos números y disposiciones de unidades de conjunto (modular) empleadas dependiendo de las características y flujo de agua deseados de funcionamiento.
En realizaciones, el aparato de desinfección del agua comprende, además, un sistema de limpieza para limpiar la unidad alargada de lámpara ultravioleta. Sistemas de limpieza adecuados incluyen los basados en flujo de fluido, como un flujo de agua, aire o gas. Se pueden emplear según sean necesarios agentes de limpieza como detergentes.
En realizaciones, el sistema de limpieza incluye un limpiador amovible a lo largo de la o las unidades alargadas de lámpara ultravioleta. Por ejemplo, el limpiador puede estar dotado de una superficie de escobilla de limpieza como uno que comprende elementos de escobilla de acero inoxidable. Cuando el aparato tiene unidades alargadas de lámpara ultravioleta orientadas de forma vertical, el limpiador es amovible de forma adecuada hasta una posición de "estacionamiento", en la que descansa sobre la línea del agua y no puede ser ensuciado, por lo tanto, por nada en el flujo de agua cuando se encuentra en esa posición de "estacionamiento".
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En realizaciones, la fuente de luz ultravioleta comprende adicionalmente una guía de recorrido para guiar la energía de microondas de la fuente de energía de microondas a la bombilla ultravioleta. En una realización, la guía de recorrido define un recorrido esencialmente lineal para la energía de microondas. En otra realización, la guía de recorrido define un recorrido no lineal como un recorrido que define un ángulo, como un ángulo recto. En realizaciones, la guía de recorrido comprende un cable coaxial.
Puede ser importante la elección de materiales para su uso en el aparato de desinfección del agua y en cualquier disposición de tubería para el flujo de fluidos. Normalmente, se escogerán materiales que sean resistentes a la corrosión y que no filtra contaminantes al sistema. También se seleccionan con cuidado los materiales de cierre estanco, incluyendo los materiales típicos del cierre estanco Chemraz (nombre comercial), Teflon (nombre comercial), Vitón encapsulado (nombre comercial) y GORE-TEX (nombre comercial).
Conforme a otro aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para el uso del aparato de desinfección del agua descrito en el presente documento para desinfectar un líquido que contiene agua. De forma adecuada, el líquido que contiene agua está seleccionado del grupo constituido por agua para consumo humano, aguas residuales y aguas cloacales.
Una aplicación particular es en la limpieza de agua de mar de lastre de las bodegas de los barcos en las que los contaminantes en el agua de lastre son disociados mediante la aplicación de radiación ultravioleta.
Otra aplicación particular es en la disociación de material orgánico, como Carbono oxidable total (TOC) en agua de aclarado para su uso en las industrias de electrónica, de semiconductores, de preparaciones farmacéuticas, de bebidas, de cosméticos y de energía. El procedimiento implica la producción de radicales OH\cdot que oxidan cualquier molécula de hidrocarburo en el agua de aclarado. Opcionalmente, se pueden emplear otros oxidantes como el ozono y el peróxido de hidrógeno. Normalmente, se colocan corriente abajo de los lechos de desionización de pulimento, que presentan materiales de resina de calidad nuclear de las unidades de reducción de TOC para eliminar cualquier especie ionizada y restaurar la resistividad del agua.
Breve descripción de los dibujos
Se describirán ahora las realizaciones preferentes de la fuente de luz ultravioleta conformes a la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de desinfección del agua de la presente memoria;
la Figura 2 es una vista de corte transversal de una representación esquemática de una unidad alargada de luz ultravioleta de una fuente de luz ultravioleta adecuada para su uso con un aparato de desinfección del agua de la presente memoria;
las Figuras 3a a 3c muestran vistas en perspectiva de la parte frontal, trasera y lateral de una fuente de luz ultravioleta adecuada para su uso con un aparato de desinfección del agua de la presente memoria;
la Figura 4a muestra una vista en planta desde la parte frontal de una fuente de luz ultravioleta de las Figuras 3a a 3c;
la Figura 4b muestra una vista de corte transversal de la fuente de luz ultravioleta de la Figura 3b tomada a lo largo de la sección A-A de la Figura 4a;
las Figuras 5a y 5b muestran diagramas de flujo del flujo de agua por un aparato de desinfección del agua de la presente memoria.
Descripción detallada de los dibujos
Se describe ahora la presente invención por medio de ejemplos, que constituyen realizaciones posibles de la invención.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, la Figura 1 muestra un aparato de desinfección del agua de la presente memoria que comprende un canal 10 de agua definido por una zanja 12 de hormigón para dirigir un flujo de agua que va a ser tratado. Las paredes de la zanja de hormigón definen bordes 13, 14 y la zanja 12 está dispuesta para la recepción
de una disposición en serie de diez unidades 20a-20j de conjuntos de fuente de luz ultravioleta a lo largo de la misma.
Cada una de las unidades 20a-20j de conjuntos de fuente de luz ultravioleta (solo se marca una en detalle) comprende una unidad 30 de conjunto de microondas, que entra en contacto con los bordes 13, 14 y descansa sobre el canal 10 de agua; y una unidad alargada 40 de conjunto de lámpara ultravioleta, que se extiende de forma vertical hacia abajo en el canal 10 de agua. Cada unidad 30 de conjunto está dotada de una cubierta extraíble 32.
Durante su uso, se dirige un flujo de agua que va a ser tratado a lo largo del canal 10 de agua. Por lo tanto, se puede apreciar que al menos parte de la unidad alargada 40 de conjunto de lámpara se encontrará con el flujo de agua para el tratamiento del mismo con radiación ultravioleta, y también que la unidad 30 de conjunto de microondas no se encontrará con el flujo de agua.
Se puede obtener una mejor comprensión de la estructura detallada de cada unidad 20a a 20j de conjunto de fuente de luz ultravioleta haciendo referencia a las Figuras 3a a 4b, que muestran diversas vistas de una unidad 20 adecuada de conjunto de fuente de luz ultravioleta distinta únicamente de las mostradas en la Figura 1 porque se ha extraído la cubierta 32 para mostrar los detalles internos de la unidad 30 de conjunto de microondas.
Se puede obtener una mejor comprensión de la unidad alargada 41 de lámpara ultravioleta de la unidad alargada 40 del conjunto de lámpara ultravioleta de cada fuente de luz ultravioleta de las Figuras 1 y 3a a 4b haciendo referencia a la Figura 2, que se describe ahora con más detalle.
Por lo tanto, haciendo referencia a la Figura 2, se puede ver a la unidad alargada 41 de lámpara ultravioleta en uso, que está parcialmente sumergida en un flujo de agua 16 definido por la zanja 12 de hormigón. Cada unidad 41 de lámpara comprende una agrupación de bombillas ultravioleta 42 sin electrodo dispuestas lado a lado y que definen un eje vertical 43 de unidad alargada de lámpara. La agrupación de bombillas 42 está rodeada completamente por una malla 50 de acero inoxidable, que define una guía de ondas para guiar la energía de microondas a las bombillas 42 desde una fuente (no mostrada en la Figura 2) de energía de microondas. La propia guía 50 de ondas de malla de acero inoxidable está formada en la superficie interna de una camisa 44 de cuarzo transparente a los rayos ultravioleta, que rodea completamente las bombillas 42 y actúa como un alojamiento tanto para las bombillas 42 como para la guía 50 de ondas. Durante su uso, las bombillas 42 son excitadas por medio de energía de microondas dirigida a las mismas por la guía 50 de ondas para emitir radiación ultravioleta, que se irradia a través de la camisa 44 de cuarzo para irradiar, y por lo tanto desinfectar el agua 16 que fluye más allá de la misma.
El solicitante ha descubierto que es ventajoso proporcionar un sistema de refrigeración de aire a cada unidad 41 de lámpara, de forma que se puedan mantener temperaturas controladas de funcionamiento para las bombillas 42 a través de distintos niveles de flujo 16 de agua. Por lo tanto, la base de la camisa 44 de cuarzo se conecta por medio de un conjunto 46 de estanqueidad a una caja inferior 60 de ventilación que está dispuesta para ser individual con respecto a la unidad 41 de lámpara. La caja inferior 60 de ventilación recibe un caudal de aire refrigerante a través del tubo 62, que es abastecido a su vez (por medio de una caja superior 66 común de ventilación) por el ventilador 64 de refrigeración que extrae aire de la atmósfera. A su vez, la caja inferior 60 de ventilación, suministra aire refrigerante hacia arriba a través de la camisa 44 de cuarzo por las bombillas 42 hasta la caja superior 66 común de ventilación, que expulsa finalmente el aire a la atmósfera a través de la salida 68 de escape. En realizaciones, el tubo 62 y cualquier otra parte del sistema de refrigeración de aire pueden estar dotados de deflectores, válvulas y otros equipos (no mostrados) de control del aire según sean necesarios para conseguir un flujo de aire refrigerante de una forma controlada. También se contemplan sistemas de control electrónico.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 3a a 4b, se muestra una unidad 20 de conjunto de fuente de luz ultravioleta que comprende una estructura que define una placa superior 22 de soporte y una placa inferior 24 de soporte con columnas cilíndricas 26 para el soporte de las esquinas y columnas semicilíndricas 27 para el soporte de los bordes entre los mismos. Las columnas 26, 27 de soporte están colocadas para actuar como deflectores para dirigir el flujo de agua (como se describirá con más detalle con referencia a las Figuras 5a y 5b). La placa superior 22 de soporte actúa para soportar un conjunto 30 de unidad de microondas que comprende cuatro unidades 31a-31d de microondas dispuestas en serie lineal, y comprendiendo cada una un magnetrón como una fuente de energía de microondas. Entre las placas superior 22 e inferior 24 de soporte se proporciona una unidad alargada 40 de conjunto de lámpara ultravioleta que comprende una serie lineal de cuatro unidades alargadas 41a-d de lámpara. Cada unidad 41 de lámpara tiene la estructura detallada como se ha descrito anteriormente con respecto a la Figura 2. La placa limpiadora 70 también recibe cada unidad 41 de lámpara, que está dispuesta para moverse hacia arriba y hacia abajo por el exterior de cada unidad 41 de lámpara para la limpieza de las mismas. La acción del limpiador se describe con más detalle más adelante.
También se puede ver que la placa superior 22 de soporte soporta el ventilador 64 de refrigeración, y también es visible la salida 68 de escape de ciertas unidades 41 de lámpara. Se apreciará que el conjunto de unidades de microondas estará dispuesto para su conexión a una fuente de alimentación (por ejemplo, alimentado por la corriente de red o por batería). Como se puede ver en la Figura 3c, la placa superior 22 de soporte también soporta la caja superior 66 común de ventilación y la placa inferior 24 de soporte soporta las cajas inferiores individuales 60a-60d de ventilación para cada unidad 41 de lámpara. También está visible la tubería cilíndrica 62 de aire refrigerante (solo se ha marcado un tubo 62, en aras de la claridad). Los tubos cilíndricos 62 de aire están colocados para actuar como deflectores para dirigir el flujo de agua (como se describirá con más detalle con referencia a las Figuras 5a y 5b).
Haciendo referencia ahora a las Figuras 4a y 4b, se podrán apreciar más detalles de cada unidad 20 de conjunto de fuente de luz ultravioleta. Por lo tanto, cada unidad 41 de lámpara (solo se ha marcado una de las cuatro en aras de la claridad) comprende un alojamiento de camisa 44 de cuarzo transparente a ultravioleta, que tiene una guía 50 de ondas de acero inoxidable proporcionado en su superficie interna, y actúa para alojar una agrupación de cuatro bombillas alargadas 42 dispuestas en torno al eje 43 de la bombilla alargada. Se recibe cada unidad 41 de lámpara dentro de la abertura circular 72 de la placa limpiadora 70, en la que la abertura circular 72 tiene proporcionados elementos de escobilla de acero inoxidable que son circunferenciales a la misma. Se puede mover la placa limpiadora 72 hacia arriba y hacia abajo por las cuatro unidades 41 de lámpara para la limpieza de la superficie externa de los alojamientos 44 de la camisa de cuarzo de las mismas. El movimiento de la placa limpiadora 72 está accionado por motor y está controlado de forma electromagnética y en particular bajo la acción del tornillo regulador 74 del limpiador alojado en un tubo 62 de aire y del imán 76 interruptor de proximidad del limpiador. También se puede apreciar que los tubos 62 de aire realizan una doble función al actuar tanto como componentes del sistema de refrigeración de aire (como se ha descrito anteriormente) y como guías para la placa limpiadora amovible 72.
En un escenario de uso típico en la presente memoria, el agua 16 fluye a través de la zanja de hormigón por la disposición en serie de unidades 20a-20j de conjunto de fuente de luz ultravioleta. Cada unidad 41 de lámpara ultravioleta recibe energía de microondas de su unidad de energía de microondas para excitar las bombillas 42 de las mismas para irradiar el agua 16 que fluye más allá de las mismas y actúa de ese modo para desinfectarla. El sistema de aire de refrigeración se utiliza para evitar que las bombillas 42 se sobrecalienten, y su funcionamiento se controla normalmente por medio de un sistema de control electrónico, que monitoriza de forma continua la temperatura en cada unidad 41 de lámpara. Periódicamente, se mueve hacia arriba y hacia abajo la placa limpiadora 70 por cada unidad 41 de lámpara para limpiar la superficie de las mismas. Cuando no está en uso, se mantiene la placa limpiadora 70 por encima de la línea del agua para evitar el ensuciamiento de la misma.
El solicitante ha descubierto que es ventajoso emplear uno o más deflectores 26, 62 para dirigir el flujo de agua a cada unidad alargada 41 de lámpara. La Figura 5a muestra el diagrama del flujo de agua obtenido cuando el agua fluye por una serie de unidades 20a-c de conjunto de fuentes de luz ultravioleta en la presente memoria. La Figura 5b muestra con más detalle el diagrama de flujo del agua obtenido cuando el agua fluye más allá de una de las unidades 20a de conjunto de fuentes de luz ultravioleta. Por lo tanto, la acción deflectora de las columnas cilíndricas 26 para el soporte de las esquinas, de las columnas semicilíndricas 27 de soporte lateral y de los tubos cilíndricos 62 (solo se ha marcado uno en aras de la claridad) de aire es dirigir el flujo de agua alrededor de la unidad 41 de lámpara.

Claims (21)

1. Un aparato de desinfección del agua, que comprende:
(a)
un canal (10) para definir un flujo de agua;
(b)
múltiples fuentes (20a-20j) de luz ultravioleta, comprendiendo cada una:
(i)
una o más unidades alargadas (40) de lámpara ultravioleta que comprenden al menos una bombilla ultravioleta y que definen un eje de unidad alargada de lámpara, que es perpendicular al flujo de agua, y en la que, durante su uso, al menos parte de dicha unidad alargada de lámpara se encuentra con dicho flujo de agua;
(ii)
una camisa (44) de cuarzo dispuesta para rodear la al menos una bombilla ultravioleta; y
(iii)
una o más unidades (30) de microondas que comprenden una fuente de energía de microondas para excitar dicha al menos una bombilla ultravioleta,
en el que las unidades de lámpara ultravioleta están dispuestas de forma vertical entre una placa superior (22) de soporte y una placa inferior (24) de soporte, estando colocadas la o las unidades (30) de microondas en una superficie superior de la placa superior (22) de soporte.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 1, que comprende además un sistema de refrigeración para el conjunto (200-205) de lámparas, comprendiendo el sistema de refrigeración:
\quad
un ventilador (64) colocado en la placa superior (22) de soporte;
\quad
una caja superior (66) de ventilación compartida en común entre la o las unidades (41) de lámpara, estando adaptada la caja superior (66) de ventilación para recibir un caudal de aire refrigerante del ventilador;
\quad
un tubo cilíndrico (62) de aire para transportar hacia abajo el caudal de aire frío de la caja superior (66) común de ventilación; y
\quad
una o más cajas inferiores (60) de ventilación adaptadas para recibir el caudal de aire frío del tubo cilíndrico (62) de aire, estando acopladas la o las cajas inferiores (60) de ventilación de forma estanca con la camisa (44) de cuarzo que rodea las bombillas ultravioleta (42), estando adaptada adicionalmente cada caja inferior de ventilación para transportar hacia arriba el caudal de aire frío a través de la camisa de cuarzo que rodea las bombillas ultravioleta;
en el que la placa superior (22) de soporte comprende la caja superior (66) común de ventilación y la placa inferior de soporte comprende al menos una caja inferior de ventilación para cada unidad de lámpara.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 2, en el que la camisa (44) de cuarzo que rodea las bombillas ultravioleta dirige el caudal de aire frío desde la o las cajas inferiores (66) de ventilación a la caja superior (66) común de ventilación.
4. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 2, que comprende además una salida (68) de escape colocada en la superficie superior de la placa superior (22) de soporte, estando conectada la salida (68) de escape a la caja superior (66) común de ventilación.
5. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 2, en el que el tubo cilíndrico (62) de aire está dispuesto entre la placa superior (22) de soporte y la placa inferior (24) de soporte.
6. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 2, en el que el tubo cilíndrico (62) de aire comprende además deflectores y válvulas, estando adaptados los deflectores y las válvulas para controlar el caudal de aire frío.
7. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 2, que comprende además sistemas de control electrónico para controlar el caudal de aire frío.
8. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 1, que comprende además una o más columnas (26, 27) de soporte colocadas entre la placa superior (22) de soporte y la placa inferior (24) de soporte.
9. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 8, en el que las columnas (26, 27) de soporte comprenden además una o más columnas cilíndricas (26) para el soporte de las esquinas y una o más columnas semicilíndricas (27) para el soporte de los bordes.
10. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 8, en el que las columnas (26, 27) de soporte están colocadas para actuar como deflectores para dirigir un flujo de agua a la unidad (41) de lámpara.
11. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 1, en el que cada unidad (41) de lámpara comprende además una placa limpiadora (72).
12. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 1, en el que cada unidad (41) de lámpara comprende una guía (50) de ondas ópticamente transparente para guiar energía de microondas a la o a las bombillas ultravioleta (42), rodeando la guía (50) de ondas la o las bombillas ultravioleta.
13. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 12, en el que la guía (50) de ondas está ubicada en una superficie interna de la camisa (44) de cuarzo.
14. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 12, en el que la guía (50) de ondas comprende además una malla conductora.
15. El aparato de desinfección del agua de la reivindicación 1, en el que la longitud de onda dominante de la o las unidades (41) de lámpara está entre 160 y 370 nm.
16. El aparato de desinfección del agua de cualquier reivindicación precedente, en el que, durante su uso, la o las unidades (30) de microondas están colocadas por encima del flujo de agua.
17. Un procedimiento de desinfección del agua que comprende:
\quad
colocar un aparato de desinfección del agua en un canal abierto (10) de agua, comprendiendo el aparato de desinfección del agua un conjunto (20a-20j) de lámparas, comprendiendo adicionalmente el conjunto de lámparas: una placa superior (22) de soporte y una placa inferior (24) de soporte; una o más unidades alargadas de lámpara ultravioleta dispuestas de forma vertical entre la placa superior (22) de soporte y la placa inferior (24) de soporte, comprendiendo cada unidad de lámpara una o más bombillas ultravioleta; comprendiendo adicionalmente la placa superior de soporte una o más unidades de microondas, estando colocadas la o las unidades de microondas en una superficie superior de la placa superior de soporte; una caja superior de ventilación compartida en común por la o las unidades de lámpara; y un ventilador de refrigeración adaptado para proporcionar un caudal de aire frío a la caja superior común de ventilación;
\quad
comprendiendo adicionalmente la placa inferior de soporte una caja inferior de ventilación para cada unidad de lámpara; y en el que durante su uso la o las unidades de lámpara están orientadas de forma vertical respecto al flujo de agua;
\quad
dirigir un flujo de agua a la o las unidades de lámpara, estando dirigida el agua a las unidades de lámpara por uno o más deflectores colocados entre la placa superior de soporte y la placa inferior de soporte; y proporcionar energía a las unidades de microondas para liberar energía de microondas en el que la energía de microondas excita las bombillas ultravioleta para emitir radiación ultravioleta.
\vskip1.000000\baselineskip
18. El procedimiento de desinfección del agua de la reivindicación 17, que comprende además refrigerar la o las unidades de lámpara al dirigir el caudal de aire frío desde la caja superior (66) común de ventilación a un tubo cilíndrico (62) de aire colocado entre la placa superior (22) de soporte y la placa inferior (24) de soporte.
19. El procedimiento de desinfección del agua de la reivindicación 18, que comprende además suministrar el caudal dirigido de aire frío a la caja inferior (60) de ventilación.
20. El procedimiento de desinfección del agua de la reivindicación 19, que comprende además volver a dirigir el caudal de aire frío a la caja superior (66) común de ventilación desde la caja inferior (60) de ventilación a través de una camisa (44) de cuarzo que rodea las bombillas ultravioleta.
21. El procedimiento de desinfección del agua de la reivindicación 20, que comprende además expulsar el caudal redirigido de aire frío de la caja superior (66) común de ventilación a través de una salida (68) de escape proporcionada en la superficie superior de la placa superior (22) de soporte.
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