Modelo de utilidad por "DESALINIZADORA MEDIANTE PLACA SOLAR Y CIRCUITO CERRADO DE AIRE"

Reivindicaciones:
+ ES-1304933_U1. Una construcción que, aprovechando la luz solar, genera energía eléctrica y al mismo tiempo produce agua dulce mediante el proceso de evaporación de agua salada presente encima de una o varias placas solares y la posterior condensación. La construcción está caracterizada por comprender una o varias placas solares (2) con agua salada encima, una caja transparente (1) encima y a los lados de esa o esas placas, una entrada (8) para agua salada, una conexión eléctrica (7), un circuito cerrado de aire formado por un conducto (6) por el cual el aire pueda salir de la caja (1) por un lado y volver a entrar en ella por otro sin que haya pérdida de agua, y un desagüe (5). 2. Una construcción, según la reivindicación 1, caracterizada por haber un volumen de agua salada encima de la placa solar (2). Esto se consigue con un borde sobresaliente (10) pegado alrededor de la placa solar. 3. Una construcción, según la reivindicación 1, caracterizada por comprender un conducto (6) que a su vez comprende ventiladores (3) y (9) para hacer circular el aire y radiadores (4) para enfriarlo, y un desagüe (5) para evacuar el agua condensada.

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
C02F 1/14 - C02F 103/08

Descripciones:
+ ES-1304933_U Deslizadora mediante placa solar y circuito cerrado de aire Sector de la técnica La invención convierte agua de mar en agua dulce mediante los procesos naturales de evaporación y condensación, y, a la vez, produce energía eléctrica. Por lo tanto, la invención pertenece tanto al sector energético como al sector de suministro de agua. Antecedentes de la invención Como es bien conocido, placas solares convierten energía de la luz solar en energía eléctrica. La energía eléctrica, con independencia de cómo fue generada, es omnipresente en nuestra sociedad y se usa para multitud de aplicaciones. En relación con esta invención, una de esas aplicaciones son las plantas desalinizadoras para la generación de agua dulce. Es un proceso en el cual, sin entrar en ningún detalle, la energía eléctrica se gasta y se obtiene agua dulce de agua de mar. Existen otros sistemas que extraen, mediante condensación, agua dulce del aire que sopla libremente sobre la superficie de la tierra. Son sistemas que se posicionan p.e. en países con un clima caluroso y seco para poder proveer agua a la población local. No son sistemas que añaden agua al medio ambiente, sino que transforman el agua de una forma (vapor) en otra forma (liquida) . Después de haber transitado por estos sistemas, el aire saliente contiene (aún) menos humedad. Sin embargo, la invención aquí descrita permite producir energía eléctrica y a la vez agua dulce. La invención se base en la evaporación de agua de mar que se encuentra encima de una placa solar y en la condensación posterior del agua evaporada, utilizando un circuito cerrado de aire. De esta manera, esta invención produce energía eléctrica y añade agua dulce al medio ambiente, así aportando una buena solución a la transición energética y al problema creciente de escasez de agua dulce en muchos lugares del mundo. Explicación de la invención Los objetivos principales de la invención son los siguientes: Se quiere conseguir un sistema que permita la generación de energía eléctrica y, a la vez, la producción de agua dulce utilizando el agua de mar como fuente. Además, tiene que ser una solución sin pérdida agua, es decir que todo el agua salada utilizada se convierta en agua dulce. Finalmente, y sobre todo para su aplicación industrial, tiene que ser una solución que puede crecer fácilmente. El funcionamiento de la invención es el siguiente: La placa solar, expuesta a la luz solar, produce energía eléctrica y se calienta. Al calentarse, el agua salada encima de la placa también sube de temperatura acelerando así el proceso de evaporación. El flujo de aire que viene de los ventiladores en la pared de fondo de la caja transparente se lleva el aire húmedo hacia abajo por los lados de la placa solar. Allí, por debajo de la placa solar, los otros tres ventiladores empujan el aire húmedo a través de los radiadores enfriadores donde el vapor se condensa y cae en gotas por el desagüe donde se recoge. El aire, ahora menos húmedo, continúa por el circuito cerrado y sube por detrás de la caja transparente hacia los tres ventiladores en su pared de fondo y entra en la caja. Y así el proceso continúa, generando energía eléctrica y agua dulce a la vez. Gracias al circuito cerrado se consigue que en poco tiempo todo el agua encima de la placa solar se convierte en agua dulce liquida sin pérdida de agua. Se comprobó que la potencia máxima eléctrica de la placa solar llega al 88% de la potencia máxima de una placa del mismo tipo y fabricante al aire libre y sin agua. Las curvas de la potencia eléctrica se midieron utilizando varias resistencias. La figura 4 demuestra las curvas. Durante un día soleado y con calor durante el mes de Agosto, estando instalada la invención en Madrid con orientación al sur, se recogió - durante 24 horas - un total de 950ml de agua. Esto equivaldría a 6 litros de agua por m2 por día. Con referencia a Figura 5, cabe mencionar que entre las horas 00:00 y 09:00 se generó 130ml de agua, casi un 14% del total. Las ventajas de esta invención son: • La generación de energía eléctrica y, a la vez, la producción de agua dulce utilizando el agua de mar como fuente, • No hay pérdidas de agua, es decir que todo el agua salada se convierte en agua dulce que es recogida en el desagüe, • La potencia eléctrica medida está casi al mismo nivel que la de una placa solar al aire libre y sin agua, • Se utilizan materiales y componentes existentes que están ampliamente disponibles, • Para su aplicación industrial puede ser construida de manera modular y por tanto puede crecer fácilmente, • Permite un despliegue en cualquier sitio ya que no utiliza ninguna tecnología potencialmente peligrosa. Realización preferente de la invención Con referencia a las figura 1 (vista lateral de la construcción) , figura 2 (vista frontal de la construcción) y figura 3 (placa solar con borde sobresaliente) , se explican los detalles de la realización preferente de la invención. La invención utiliza materiales y componentes ampliamente disponibles en el mercado y fue construida en un entorno de laboratorio y fue probada durante varios meses para obtener unos resultados fiables. Se ha usado una placa solar (2) de 20.- 12V Poly del fabricante Victron Energy, con identificación SPP20-12/3a, y con dimensiones de 48cm x 35cm (0, 168m2) . Para esta invención se adaptó esta placa solar, construyendo a su alrededor un borde sobresaliente transparente (10) con una altura de aproximadamente 2cm que permite almacenar agua salada encima de ella, tal y como demuestra figura 3. El suministro de agua salada se hace a través un tubo fino (8) , a través la pared derecha de la caja transparente. La placa solar se encuentra en posición horizontal dentro de una caja - o recinto - transparente (1) que se construyó con paredes de metacrilato y un techo inclinado de cristal. La base de las cuatro paredes descansa y está fijada en una ligera pero fuerte estructura exterior de metal de 3cm de altura y que tiene cuatro patas de un metro de altura al suelo. La luz solar cae sobre la laca solar a través de las paredes laterales y a través del techo. La energía eléctrica está disponible a través de los cables (7) que salen de la pared izquierda de la caja transparente. La potencia eléctrica se midió utilizando resistencias de 10Q, 32Q, 47Q, 100Q y 150Q y un multímetro digital DT830B del fabricante Haoyue. La caja transparente tiene una anchura de 55cm y un fondo 40cm. Su pared frontal tiene una altura de 6cm y su pared de fondo tiene una altura de 44cm y, en ella, hay tres ventiladores (9) con un diámetro de 12cm del tipo Anima AF12 del fabricante Tacens que soplan el aire hacia el interior de la caja. La parte baja de los ventiladores está dos centímetros encima del borde que rodea la placa solar. La placa solar se coloca centrada contra la parte baja de la pared de fondo, dejando en la parte delantera y en los dos lados un espacio de aproximadamente dos centímetros entre las paredes y la placa. La caja no tiene suelo y para fijar la placa solar se emplearon dos hilos paralelos de acero fino que pasan por debajo de ella. Entre ellos hay una distancia de 25cm y están fijados a las paredes laterales de la caja transparente y a la estructura metálica exterior. La placa solar queda así suspendida en el aire. Las juntas entre las paredes y el techo de la caja se sellan para evitar fugas de aire. En esta invención se creó un circuito cerrado en el cual el aire circula constantemente por la caja transparente, entrando por su parte de atrás y saliendo por su parte baja. Para ello se construyó un conducto (6) , usando un plástico tubular de polietileno transparente de galga 200. Es un material fino y, al ser un tubo, no hay fugas de aire. El conducto empieza en la parte baja de la caja transparente, donde el plástico tubular se selló a toda la base de las paredes de la caja. Después, el conducto continúa medio metro hacia abajo y donde tiene una curva hacia atrás y sube para llegar a la parte de atrás de la caja transparente y donde se selló a los tres ventiladores que allí se encuentran. Utilizando hilos metálicos alrededor del conducto se le dio fuerza asegurando unas dimensiones suficientes para conducir bien el aire. El plástico tubular se sujetó a esa estructura mediante cinta adhesiva. Dentro de este circuito cerrado, aproximadamente 15cm debajo de placa solar, se instalaron cuatro radiadores (4) apilando uno encima de otro, formando así un bloque. Los radiadores utilizados son del tipo XR7 360 del fabricante Corsair y son enfriados mediante un flujo constante de agua. Encima de este bloque, se colocaron tres ventiladores (3) , uno al lado del otro cubriendo así todo la superficie del radiador superior, que soplan el aire hacia abajo a través de los radiadores. Estos ventiladores son del mismo tipo y tamaño que los de la pared de fondo de la caja transparente. El conducto de plástico tubular se ajustó al contorno de los tres ventiladores consiguiendo que todo el aire pase por ellos. Se envolvieron las partes verticales del conjunto de ventiladores y radiadores en celofán para conseguir que el aire atraviese los cuatro radiadores y no se escapase por los lados. Aproximadamente 20cm debajo de los radiadores, centrado respecto a ellos, se encuentra un pequeño desagüe (5) para la evacuación del agua condensada. Para medir la temperatura y humedad del aire en distintos puntos dentro y fuera de la construcción, se instalaron cinco sondas del tipo DHT22. La figura 1 indica la posición de cada una de estas cinco sondas con el símbolo © . Para medir la temperatura del agua, se instalaron tres sondas del tipo DS18B20: una dentro del tubo a la entrada (11) de los radiadores y otra dentro del tubo a la salida (11) y una tercera dentro del agua salada encima de la placa solar. La figura 1 indica la posición de cada una de estas tres sondas con el símbolo ®. Se desarrolló para la plataforma Arduino UNO un programa para recoger - en ciclos de 30 segundos - los datos de medición de todas las sondas. Mediante un programa escrito en Python, los datos se almacenan en ficheros con formato Excel en un ordenador. En aquellos lugares donde cables o tubos tenían que atravesar el plástico del conducto o una pared de la caja transparente, se tuvo especial cuidado con su sellado para evitar fugas de aire. Finalmente, se colocó un material aislante alrededor de los radiadores y también alrededor de la parte metálica de la construcción. Para enfriar el agua que recorre los cuatro radiadores en este entorno de laboratorio se ha utilizado el congelador comercial modelo FT258D4AWF de la marca Hisense que se colocó cerca de la construcción. Para bombear el agua a través de su circuito cerrado, se utilizó una bomba de agua sumergible 1800L/H 25W de la marca Jonzzy. Breve descripc ión de los d ibu jos Figura 1 muestra una vista lateral y figura 2 muestra una vista frontal de la invención. Estas dos figuras están hechas a escala. Para simplificar la presentación gráfica, las figuras no demuestran la estructura metálica que soporta la invención. Las flechas indican la dirección del flujo del aire en el circuito cerrado. En la vista lateral, cada tipo de sonda está reflejado en su sitio mediante su símbolo correspondiente, cada sonda DHT22 con el símbolo © y cada sonda DS18B20 con el símbolo ® . Figura 3 demuestra la placa solar con su borde sobresaliente que permite que haya agua salada encima de ella. Figura 4 demuestra la potencia eléctrica medida (haciendo la media entre la potencia medida a las 14:45 y 15:45 horas) de la placa con agua salada encima y dentro del recinto transparente en comparación con una placa del mismo tipo y fabricante al aire libre y sin agua encima. Figura 5 demuestra la cantidad de agua dulce producida a lo largo de 24 horas. APLICACIÓN INDUSTRIAL Sin agua, no hay vida. Y sin energía eléctrica, la vida (humana) no es fácil. Por lo tanto, son dos elementos claves para la vida. Esto es lo que forma la base del desarrollo de la invención y su presentación en este proceso de patente. Implementado a gran escala un sistema basado en esta invención en lugares soleados y con acceso a agua de mar, va a permitir generar de manera fiable mucha energía eléctrica y grandes cantidades de agua dulce. El impacto positivo en la vida de las personas y, extrapolándolo, en la economía de un país puede ser muy importante; agua limpia aumenta la higiene evitando enfermedades y ya no se perderían cosechas debido a periodos de sequía. El agua también es clave para la fauna y la flora, contribuyendo así a poder desarrollar más espacios verdes donde ahora no las hay o han desaparecido (p.e. en la zona de Sahel) fomentando así la riqueza y diversidad de la naturaleza. La invención está pensada para ser realizada a gran escala porque se necesitará cada vez más energía eléctrica y, la producción constante y fiable de grandes cantidades de agua dulce es cada vez más necesaria. La aplicación industrial o la realización de un sistema a gran escala de esta invención se basa en aumentar la superficie de las placas solares (2) , convirtiéndose así en una planta eléctrica grande y una planta grande de producción de agua. El agua dulce producida podrá ser usada ara animales, agricultura y flora. Después de su depuración, el agua será apta para consumo humano. El circuito cerrado de aire se implementaría mediante conductos (6) hechos a medida, y con material duradero. Cabría pensar en desarrollar módulos de 5, 10 o más placas solares juntas en una caja transparente (1) con sus (más grandes) ventiladores. Estos módulos son relativamente fáciles de transportar y de implementar. Para enfriar el gran volumen de aire húmedo circulante, se puede implementar intercambiadores (4) de calor donde la parte de calor se sumerge en el agua de mar y la parte fría enfría el aire húmedo para la condensación masiva de la humedad. Sumergiendo la parte de calor en el agua salada, mejora la eficiencia del intercambiador de calor y, a la vez, se calienta el agua salada antes de llegar encima de las placas solares, acelerando el proceso de evaporación y así aumentando la producción de agua dulce por el sistema.

Publicaciones:
ES1304933 (11/01/2024) - U Solicitud de modelo de utilidad
ES1304933 (05/04/2024) - Y Modelo de utilidad
Eventos:
En fecha 04/10/2023 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 06/10/2023 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 06/10/2023 se realizó 1001U_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 11/12/2023 se realizó Suspenso en examen de oficio
En fecha 11/12/2023 se realizó 6101U_Notificación defectos en examen de oficio
En fecha 15/12/2023 se realizó Publicación Defectos en examen de oficio
En fecha 17/12/2023 se realizó 3007_Registro contestación al suspenso en examen de oficio
En fecha 04/01/2024 se realizó Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 04/01/2024 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 11/01/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 11/01/2024 se realizó Publicación Folleto Publicación
En fecha 01/04/2024 se realizó Concesión
En fecha 01/04/2024 se realizó 1201U_Notificación Concesión
En fecha 05/04/2024 se realizó Publicación Concesión Modelo Utilidad