Dispositivo solar de desalinización/purificación de agua
US7416643B2
Estados Unidos
- Inventor
Roberto N. Yonover
Aplicaciones en todo el mundo
2004 NOSOTROS
Aplicación US10/967,208 eventos
2004-10-19
2006-04-20
2008-08-26
Solicitud concedida
2008-08-26
Estado
Vencido - Tarifa relacionada
2026-08-17
Caducidad ajustada
Descripción
La presente invención se refiere en general a dispositivos para convertir agua salada o contaminada en agua potable fresca y en particular a dispositivos pasivos que utilizan energía solar para convertir agua salada/contaminada en vapor puro dentro de una bolsa de material hidrofóbico que retiene todos los sólidos y líquidos y solo permite vapor de agua para pasar a una bolsa exterior para su condensación, recolección y posterior uso.
En cualquier escenario militar o de supervivencia, el agua potable fresca es siempre un requisito fundamental para mantener la vida. Los entusiastas del agua recreativa y el personal militar de todas las ramas del Departamento de Defensa (especialmente las tropas marítimas) pueden encontrarse repentina e inesperadamente en una situación de supervivencia en la que la ausencia de agua potable puede ser fatal. El cuerpo humano no puede vivir sin agua dulce (una taza de agua por día es el mínimo absoluto en condiciones ambientales ideales). Las bombas de agua potable y de ósmosis inversa de repuesto suelen estar disponibles en equipos de supervivencia más grandes (p. ej., en balsas salvavidas y equipos de asiento); sin embargo, la capacidad de las personas para transportar agua potable de emergencia, o la tecnología para producir agua potable, no existe en los equipos recreativos o militares de supervivencia actuales.
Los navegantes civiles, el personal militar y otras personas que navegan en el mar y los excursionistas tienen la necesidad de un dispositivo portátil personal pasivo de desalinización/purificación de agua por energía solar. Hay muchos casos documentados de personas que se pasan de la raya cuando intentan hacer sus necesidades. Si los marineros tienen la capacidad de estar siempre equipados con un sistema de purificación de agua extremadamente compacto (llevado consigo en todo momento), sus posibilidades de sobrevivir a una caída accidental por la borda aumentarán significativamente. Las personas que participan en actividades en tierra o el personal militar en tierra pueden llevar consigo el dispositivo para mejorar sus posibilidades de sobrevivir a una emergencia o misión en tierra.
Expertos militares y de supervivencia han expresado la necesidad de una tecnología compacta de purificación de agua que pueda ser transportada por la persona para complementar las tecnologías de salvamento pasivas personales existentes, es decir, ESFS (patente de EE. UU. No. 6,066,016) (flotación) y el SEE/ Serpentín RESCUE® (patente de EE. UU. n.º 5.421.287).
Es un objeto de mi invención proporcionar una tecnología de purificación de agua simple, compacta y pasiva que pueda ser transportada por personal individual.
Es otro objeto de mi invención proporcionar un dispositivo de desalinización/purificación pasiva para convertir agua salada o contaminada en agua potable segura, aumentando así las posibilidades de que una persona sobreviva a una situación de emergencia en el mar o en tierra.
Todavía es otro objeto de mi invención proporcionar descontaminación de agua para personas que viven en áreas urbanas o rurales sin agua potable.
Otro objeto más de mi invención es proporcionar un dispositivo compacto de desalinización/purificación de agua que se pueda plegar o enrollar en una configuración compacta que se pueda guardar en una embarcación salvavidas, como una balsa o un bote, hasta el momento en que el dispositivo se utiliza
Es otro objeto de mi invención proporcionar un dispositivo de desalinización que sea plegable o que pueda enrollarse en un tamaño pequeño y contenido en una pequeña bolsa que pueda montarse en el chaleco salvavidas de una persona cuando no esté en uso.
Todavía es otro objeto de mi invención proporcionar un dispositivo de desalinización que se pueda producir a bajo costo, brindando a los viajeros comerciales, privados y militares una mayor posibilidad de sobrevivir en un océano abierto, cualquier gran masa de agua, área de tierra desolada o emergencia urbana. /situaciones rurales de agua contaminada.
En resumen, mi invención proporciona un dispositivo solar pasivo de desalinización y purificación de agua que comprende un contenedor exterior hermético a los líquidos y un contenedor interior hermético a los líquidos dispuesto dentro del contenedor exterior. La contención exterior recoge el líquido que se forma a partir de la condensación del vapor de agua que se evapora dentro de la contención interior y pasa a través del material de contención interior. La contención interna está hecha de material hidrofóbico que permite que el vapor de agua atraviese el material a medida que la luz del sol evapora el agua contaminada dentro de la contención interna. Una entrada comunica con el contenedor interior para el llenado del agua contaminada. Una salida se comunica con la contención exterior para permitir la descarga del vapor de agua condensado recogido dentro de la contención exterior para ser utilizada como agua potable.
Estos y otros objetos de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.
Un dispositivo solar pasivo de desalinización y purificación de agua 2 hecho de acuerdo con mi invención se describe enHIGO. 1 . El dispositivo 2 comprende una bolsa interna alargada o contenedor 4 hecho de un material hidrofóbico que es impermeable a la sal y al agua contaminada pero que permite el paso del vapor de agua. La bolsa 4 está dispuesta dentro de una bolsa exterior alargada o contenedor 6 . La bolsa interior 4 puede ser de color oscuro, como el negro, y la bolsa exterior 6 transparente. La bolsa exterior 6 también se puede colorear. Los contenedores o bolsas 4 y 6 tienen preferiblemente forma de sobre, sustancialmente delgados y planos para optimizar el proceso de evaporación de la sal/agua contaminada en la bolsa hidrofóbica interior.4 . Las bolsas 4 y 6 pueden estar hechas de materiales plásticos laminares unidos entre sí a lo largo de sus bordes exteriores usando métodos estándar, preferiblemente pegando y/o cosiendo. También se puede utilizar la soldadura por calor o cualquier combinación de métodos bien conocidos por un experto en la materia.
La bolsa interior 4 incluye una entrada 8 que se puede cerrar para permitir que la sal o el agua contaminada se viertan en la bolsa 4 . Una salida 10 que se puede cerrar , preferiblemente dispuesta en diagonal frente a la entrada 8 , proporciona una abertura de alivio para el aire atrapado en el interior para facilitar el llenado de la bolsa interior 4 . La entrada 8 y la salida 10 también se pueden usar ventajosamente para lavar la bolsa interior 4 de cristales de sal y otros sólidos después de su uso cuando la emergencia haya disminuido.
La bolsa interna 4 puede incluir soportes 12 con una pluralidad de aberturas 14 para permitir que la sal o el agua contaminada llenen la bolsa interna 4 en una capa delgada uniforme y ventajosamente evitar que el agua se acumule en cualquier área de la bolsa, maximizando así la el área superficial del agua a evaporar (es decir, al minimizar el grosor de la capa de agua, se puede evaporar el agua de manera más rápida y eficiente). La bolsa interior 4 está hecha de un material hidrofóbico que actúa como filtro, permitiendo que el vapor de agua atraviese el material, pero bloqueando el flujo de sal o agua contaminada. Los soportes 12 mantienen ventajosamente las paredes de la bolsa interior4 paralelos entre sí para que la sal/agua contaminada del interior se mantenga en un espesor sustancialmente uniforme.
La bolsa exterior 6 , que funciona como contenedor de recogida del vapor de agua que pasa a través del material hidrofóbico de la bolsa interior 4 , tiene una salida para beber o pico 16 que se puede cerrar . Una ventana de inspección transparente 18 en la bolsa exterior 6 (en el caso de que la bolsa exterior 6 sea de color oscuro) permite al usuario comprobar visualmente la cantidad de agua fresca que se genera a partir del vapor de agua que se condensa en la superficie interior de la bolsa exterior . bolsa 6 .
El dispositivo 2 está diseñado para flotar en el agua y la bolsa exterior 6 se puede inflar a través del pico que se puede cerrar 16 para aumentar la flotabilidad, como se muestra en la figura.HIGO. 2 . El dispositivo 2 puede sujetarse mediante un cordón al chaleco salvavidas de un usuario para que el viento o las corrientes de agua no separen el dispositivo del usuario en mar gruesa. La bolsa exterior 6 es preferiblemente de color negro para garantizar que se capture el mayor nivel de calor de la radiación solar para calentar la bolsa de evaporación 4 y convertir el agua salada/contaminada al estado de vapor.
El dispositivo 2 está hecho preferiblemente de materiales flexibles para que sea plegable o se pueda enrollar hasta un volumen mínimo para proporcionar un paquete compacto, preferiblemente del tamaño de un bolsillo, que la persona puede llevar encima, como se muestra en la figura.HIGO. 4 , lo que hace que el usuario pueda transportar el dispositivo en todo momento o guardarlo en kits de supervivencia para navegantes, aviadores, excursionistas, personal militar y emergencias acuáticas rurales/urbanas. Cuando sea necesario, el dispositivo 2 se puede sacar de su estuche y desplegar/desplegar sobre la superficie del agua (o tierra) para su uso. El dispositivo 2 cuando no está en uso también puede transportarse fácilmente en el chaleco salvavidas de una persona. Según la aplicación y el espacio de almacenamiento disponible, el dispositivo se puede construir en cualquier longitud o tamaño. Cuanto más grande sea el dispositivo, más rápida será la conversión y se producirá una mayor cantidad de agua, todo de manera pasiva, lo que requiere que el operador simplemente espere a que se lleve a cabo la conversión y repita el proceso según sea necesario.
Refiriéndose aHIGO. 5 , la bolsa interior 4 está ventajosamente separada de la superficie interior de la bolsa exterior 6 por medio de soportes adecuados 20 que incluyen una pluralidad de orificios 22 para permitir que el vapor de agua condensado se distribuya libremente en la superficie inferior de la bolsa exterior 6 . La entrada 8 y la salida 10 se extienden ventajosamente por el interior de la bolsa exterior 6 y comunican únicamente con el interior de la bolsa interior 4 . De esta manera, la sal/agua contaminada queda completamente contenida dentro de la bolsa interior 4 y se mezcla con el vapor de agua condensado que se acumula en la bolsa exterior.6 se previene.
Refiriéndose aHIGO. 6 , la energía solar generalmente representada en 24 calienta la bolsa exterior 6 y se transfiere al agua salada/contaminada 26 dentro de la bolsa interior 4 , provocando que la sal/agua contaminada se evapore. El material hidrofóbico de la bolsa 4 permite que el vapor de agua atraviese el material. A continuación, el vapor de agua se condensa sobre la superficie interior relativamente más fría de la bolsa exterior 6 y se recoge como agua purificada que se muestra generalmente en 28 .
Haciendo referencia aHIGO. 5 , la sal o el agua contaminada se carga a través de la entrada 8 y se dispersa uniformemente por toda la bolsa interior 4 . Los soportes 12 permiten ventajosamente que el agua se esparza, ya que los soportes 12 tenderían a mantener la pared inferior 23 de la bolsa interior 4 sustancialmente plana, exponiendo así una mayor superficie del agua a la energía solar. La energía solar calienta la bolsa exterior 6 , que es preferiblemente de color negro para proporcionar el factor de reflexión más bajo posible. A continuación, la energía térmica se transmite mediante procesos de transferencia de calor bien conocidos por los expertos en la materia a la bolsa interior 4 y al agua salada/contaminada.26 dentro. Una vez que el calentamiento es suficiente, el agua líquida se convierte en vapor de agua pura (por evaporación) y pasa a través del material hidrófobo de la bolsa interior 4 . Los espacios microscópicos de los poros en el material hidrofóbico permiten que solo pase el vapor de agua, pero no los sólidos o líquidos cuyas moléculas son demasiado grandes para el tamaño de los poros. A continuación, el vapor se acumula en la superficie interior de la bolsa exterior 6 y se condensa, produciendo esencialmente agua destilada altamente purificada apta para beber.
Una persona experta en la técnica debe entender que se pueden usar otros medios para separar las paredes de la bolsa interna 4 de modo que sean sustancialmente paralelas entre sí para que la sal/agua contaminada se extienda en una capa uniforme. Por ejemplo, los soportes 12 pueden estar hechos de una multitud de hilos de longitud sustancialmente igual, con un extremo unido a la pared 23 y el otro extremo unido a la pared opuesta 35 , de forma similar a la estructura de "punto suelto" descrita en mi Patente de EE.UU. Nº 6.066.016, que se incorpora aquí como referencia. Cuando la bolsa interior 4 está llena de agua, las paredes 23 y 35alejarse de cada uno hasta la longitud de las cuerdas, manteniendo así las paredes sustancialmente paralelas entre sí.
Refiriéndose aFIGURAS. 9-11 , se describe otra realización de un dispositivo 32 de desalinización/purificación de agua solar personal y portátil . El dispositivo 32 comprende un contenedor de recogida exterior 34 y un tubo de evaporación hidrófobo 36 dispuesto dentro del contenedor 34 . El contenedor exterior 34 tiene la forma de un globo inflable que se puede desinflar convenientemente para guardarlo e inflarlo durante su uso. Cuando está desinflado, el dispositivo 32 puede llevarse convenientemente sobre el cuerpo de una persona. El contenedor exterior 34 es preferiblemente de color negro para maximizar la absorción solar. el tubo 36es hermético al agua salada/contaminada pero permite el paso del vapor de agua. El tubo 36 tiene una abertura 38 a través de la cual se vierte la sal/agua contaminada en el tubo. Una cuerda 40 atada al extremo abierto del tubo permite que el usuario tire del extremo del tubo fuera del globo para llenarlo. El extremo abierto del tubo simplemente se cierra con un nudo 42 y luego la abertura sellada se empuja dentro del globo. El cuello del globo 44 también se cierra con un nudo 46 después de inflar el globo. El tubo se asegura con pegamento u otro medio estándar al interior del globo en varios lugares, como generalmente se indica en 48para evitar ventajosamente que los tubos se amontonen. Después de llenar el tubo con agua salada/contaminada, se sella la abertura 38 con el nudo 42 , se cierra el extremo del tubo y se dispone dentro del globo manteniendo la cuerda 40 fuera. A continuación, se realiza el nudo 46 para sellar el globo en estado inflado. Luego, la energía solar calienta el interior del globo, lo que hace que la sal/el agua contaminada se evapore y el vapor de agua pase a través del material hidrofóbico del tubo. El vapor de agua se condensa en la superficie interior del globo y se acumula dentro hasta que se genera una cantidad suficiente para su uso. Para sacar el agua purificada del globo, el nudo 46está desatado, permitiendo que el agua fluya a través del cuello abierto del globo.
Debe entenderse que mi invención descrita en este documento no se limita a ningún tamaño o dimensión en particular. Cuanto mayor sea la longitud y la anchura del dispositivo 2 , por ejemplo, mayor será la cantidad en volumen de agua potable segura que se puede convertir. Refiriéndose aHIGO. 11 , se describe una realización a gran escala de un dispositivo 50 de desalinización/purificación de agua . Es similar al dispositivo 2 excepto que se hace sustancialmente más grande para una mayor producción de agua purificada. Por ejemplo, el dispositivo 50 puede tener 25 pies de largo y 5 pies de ancho. El dispositivo 50 puede usarse para balsas salvavidas, botes, aeronaves y comunidades rurales/urbanas que requieran la conversión de agua contaminada en agua potable segura.
El material hidrofóbico está disponible en BHA Technologies, Inc., 8800 East 63rd Street, Kansas City, Mo. 64133. Está hecho de una membrana de politetrafluoroetileno (PTFE), también conocida como TEFLON (marca registrada). Cuando se expande el PTFE, se crean millones de poros microscópicos en una estructura de membrana tridimensional. Estos poros son más pequeños que casi cualquier tipo de partículas transportadas por el aire o el agua, pero lo suficientemente grandes como para permitir el paso de moléculas de gas, lo que permite extraer el vapor de agua de la sal o del agua contaminada después de la evaporación por energía solar.
Mi invento no requiere partes móviles, proporcionando un medio pasivo simple y económico para convertir el agua salada (y el agua contaminada) en agua potable para fines de supervivencia. La persona puede llevar el dispositivo compacto y se puede desplegar manualmente para proporcionar a una persona la cantidad mínima requerida de agua potable durante un período prolongado de tiempo hasta que llegue la ayuda. Mi invento aumenta la probabilidad de que una persona sobreviva un tiempo prolongado perdido en el mar o en tierra sin agua potable natural de manera económica y continua, lo que hace que los viajeros, trabajadores, entusiastas del agua o personal militar estén más relajados cuando están en el agua. o en áreas de tierra desoladas.
El dispositivo 2 puede ser rígido o flexible para que pueda enrollarse o plegarse en una configuración compacta. Cuando el dispositivo sea rígido, no se requerirán los soportes dentro de la contención interna.
El dispositivo se puede utilizar en la industria de cruceros, navegación y navegación de recreo, kayak y muchas otras actividades acuáticas en las que las personas corren el riesgo de caer por la borda al agua, así como actividades en tierra, como caminatas, campamentos, escalada, etc
Mi invención es un dispositivo de supervivencia/salvavidas que proporciona un dispositivo de desalinización no electrónico, pasivo, autoactivado y económico que se puede utilizar repetida y continuamente para mantener la vida humana.
Mi invención proporciona un dispositivo de emergencia de desalinización/descontaminación de agua de última generación para personas perdidas en el mar o en tierra que es: (1) pasivo y puede usarse repetidamente; (2) lo suficientemente pequeño para que la persona lo lleve encima; y (3) lo suficientemente simple y económico para ser suministrado a todos los entusiastas de las actividades recreativas acuáticas, viajeros en el extranjero y personal militar y no está sujeto a fallas electrónicas.
Debe entenderse que mi invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y disposición de las partes ilustradas en los dibujos adjuntos ya que la invención es capaz de otras realizaciones y de ser practicada o llevada a cabo de varias maneras. Además, debe entenderse que la terminología y la fraseología empleadas en este documento tienen el propósito de descripción y no de limitación.
Si bien se ha descrito que esta invención tiene un diseño preferido, se entiende que es capaz de modificaciones, usos y/o adaptaciones adicionales siguiendo en general el principio de la invención e incluyendo las desviaciones de la presente descripción que se dan en la práctica conocida o habitual. en la técnica a la que se refiere la invención, y que puedan aplicarse a las características esenciales expuestas, y caigan dentro del alcance de la invención o los límites de las reivindicaciones adjuntas.
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1. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua, que comprende:
a) un contenedor exterior estanco a los líquidos, recogiendo dicho contenedor exterior el líquido que se forma a partir de la condensación del vapor de agua;
b) un contenedor interno dispuesto dentro de dicho contenedor externo, siendo dicho contenedor interno hermético al agua contaminada, dicho contenedor interno está hecho de un material hidrofóbico que permite que el vapor de agua atraviese dicho material a medida que la luz del sol evapora el agua contaminada dentro de dicho contenedor interno ;
c) dichos contenedores exterior e interior son sustancialmente delgados y planos en forma de sobre;
d) dicho contenedor interior que incluye una primera y una segunda láminas opuestas de material;
e) una pluralidad de soportes para separar dichas láminas opuestas entre sí de manera que dichas láminas opuestas sean sustancialmente paralelas entre sí de modo que el agua contaminada dentro de dicho contenedor interior se mantenga en un espesor sustancialmente uniforme;
f) una entrada que comunica con dicho contenedor interior para permitir que el agua contaminada llene dicho contenedor interior; y
g) una salida que comunica con dicho contenedor exterior para permitir la descarga del vapor de agua condensado recogido dentro de dicho contenedor exterior para ser utilizado como agua potable.
2. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , en el que dicho contenedor interior incluye una abertura de desahogo.
3. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , en el que dichos soportes incluyen una pluralidad de aberturas para permitir que el agua contaminada fluya por todo el interior de dicho contenedor interior.
4. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , en el que dichos soportes están hechos de malla plástica.
5. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , en el que dicho material hidrofóbico es una membrana de politetrafluoretileno expandido.
6. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , donde:
a) dichos contenedores interior y exterior son flexibles para enrollarse en una configuración compacta para la estiba.
7. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , en el que dicho contenedor exterior incluye una ventana de inspección para inspeccionar visualmente el interior de dicho contenedor exterior.
8. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , donde:
a) dicho contenedor interior incluye una pared inferior separada de una pared inferior de dicho contenedor exterior; y
b) soportes para separar dichas paredes inferiores entre sí.
9. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 8 , en el que dichos soportes incluyen una pluralidad de aberturas.
10. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 1 , donde:
a) dicho contenedor interior es de color oscuro; y
b) dicho contenedor exterior es transparente.
11. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua, que comprende:
a) un contenedor exterior estanco a los líquidos, recogiendo dicho contenedor exterior el líquido que se forma a partir de la condensación del vapor de agua, dicho contenedor exterior tiene forma de globo;
b) un contenedor interno dispuesto dentro de dicho contenedor externo, siendo dicho contenedor interno hermético al agua contaminada, dicho contenedor interno está hecho de un material hidrofóbico que permite que el vapor de agua atraviese dicho material a medida que la luz del sol evapora el agua contaminada dentro de dicho contenedor interno , dicho contenedor interior es serpenteante a lo largo de su longitud, estando unido dicho contenedor interior a una superficie interior de dicho contenedor exterior;
c) una entrada que comunica con dicho contenedor interior para permitir que el agua contaminada llene dicho contenedor interior; y
d) una salida que comunica con dicho contenedor exterior para permitir la descarga del vapor de agua condensado recogido dentro de dicho contenedor exterior para ser utilizado como agua potable.
12. Un dispositivo solar de desalinización y purificación de agua como enreclamo 11 , en el que dicha entrada está dispuesta en un extremo de dicho contenedor interior en forma de serpentina adyacente a un cuello de dicho contenedor exterior en forma de globo.
