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c11> c21> PI 0315852-7 A l lllllll llllll lllll llll llll
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Repblica Federativa do Brasil Ministrio do Desenvolvimento,
Indstria
e do Comrcio Exterior
(22) Data de Depsito: 21/07/2003 (43) Data de Pttblicao:
20/09/2005 (RPI 1811)
(51) lnt. Cl7.: 8010 61/06 C02F 1/44 F04B 9/115 F04B 11/00 F04F
11/02 F15B3/00.
Instituto Nacional da Propriedade Industrial
(54) Ttulo: PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DESSALINIZAO CONTNUA
DE GUA POR MEIO DE OSMOSE REVERSA
(30) Prioridade Unionista: 0511112002. DE 102 51 342.2 (71)
Depositante(s): Aloys Wobben (DE) (72) lnventor(es): Aloys Wobben
(74) Procurador: Momsen, Leonardos & Cia (86) Pedido
Internacional: PCT EP2003/007916 de 2110112003 (87) Publicao
Internacional: wo 2004/041418 de 2110512004
1------- "''
(57) Resumo: "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DESSALINIZAO
CONTINUA DE AGUA POR MEIO DE OSMOSE REVERSA". A inveno se refere a
um processo e a um dispositivo para a dessalinizao contnua de gua
por meio de osmose reversa, em particular dessalinizao de gua do
mar, de acordo com o qual: gua salgada (10) introduzida por meio de
uma bomba de transporte (1) em um dispositivo de compensao de
presso (2) quando est sob uma primeira presso (p1), do dispositivo
de compensao de presso (2), gua salgada (11) continuamente
introduzida em um mdulo de membrana (3) quando est em uma segunda
presso elevada (p2) e, no interior do mdulo de membrana, a gua
salgada separada por meio de uma membrana (6) em gua dessalinizada
(12) e gua salgada concentrada (13); a gua salgada concentrada (13)
descarregada do mdulo de membrana (3) continuamente introduzida no
dispositivo .de compensao de presso (2) quando est apropriadamente
na segunda presso (p2) e usada ali para elevar a presso da gua
salgada (1 O) i.ntroduzida no dispositivo de compensao de presso
(2) at aproximadamente a segunda presso (p2) e para introduzir a
gua salgada (11) no mdulo de membrana (3): Para prevenir mal
funcionamentos na operao e, possivelmente, danos na membrana (6)
causados por um reduzido fluxo sobre a superfcie da membrana, a
inveno prove que um fluxo contnuo da gua salgada (11) introduzida
no mdulo de membrana (3) seja mantido sobre a superfcie da membrana
(6) por meio de gua
. salgada descarregada de um reservatrio (15; 403, 20).
-
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"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DESSALINIZAO CONTNUA DE GUA POR
MEIO DE OSMOSE REVERSA"
A inveno se refere a um processo e a um correspondente
dispositivo para a dessalinizao contnua de gua por meio de
osmose
5 reversa, em particular dessalinizao de gua do mar. Um
dispositivo deste tipo descrito, por exemplo, no WO
02/41979 Al. Neste dispositivo, a gua salgada introduzida sob
uma
primeira presso em um dispositivo de compensao de presso e dal
passada
sob uma segunda presso mais elevada para o interior de um mdulo
de
1 O membrana. No mdulo de membrana, ela separada em gua
dessalinizada e em gua salgada concentrada. A gua salgada
concentrada descarregada que
ainda est aproximadamente na segunda presso continuamente
introduzida
novamente no dispositivo de compensao de presso e usada no
mesmo
para sujeitar a gua salgada introduzida no dispositivo de
compensao de 15 presso a aproximadamente segunda presso e para
introduzir a gua
salgada ao interior do mdulo de membrana. Mais especificamente,
o
dispositivo de compensao de presso al descrito tem dois
dispositivos de
pisto/cilindro que operam em relao de fases opostas e cujos
pistes so fixamente conectados um com o outro por meio de uma haste
de pisto que
20 adicionalmente impulsionada.
Em instalaes de dessalinizao deste tipo, as quais operam
na base do princpio de osmose reversa, a separao para o interior
de gua
salgada concentrada e a gua dessalinizada efetuada em uma assim
chamada
membrana de "fluxo cruzado" disposta no mdulo de membrana. No
caso de
25 uma tal membrana, a gua salgada introduzida flui ao longo da
superficie da
membrana enquanto uma parte da mesma passa como gua
dessalinizada
(gua potvel) em uma direo perpendicularmente mesma atravs da
membrana. Os fluxos de gua que mutuamente se cruzam so tambm
referidos como 'fluxo cruzado'. Neste caso, o fluxo sobre a
superficie da
-
5
2
membrana tambm remove por lavagem corpos estranhos indesejados
sobre a superficie da membrana e, por conseguinte, prov a contnua
limpeza da
membrana.
Na configurao conhecida do dispositivo de dessalinizao tendo
dois dispositivos de pisto/cilindro, uma presso suficientemente
elevada admitidamente presente no momento de comutao sobre a
direo
de movimento dos pistes, para pressionar ainda mais gua atravs
da membrana e, deste modo, produzir gua dessalinizada. Foi
verificado, todavia, que o fluxo cruzado rompe-se no instante de
comutao sobre a
1 O direo de movimento. Como um resultado, neste momento a
membrana no mais suficientemente lavada, de modo que a situao pode
envolver
molculas de sal se tomando concentradas sobre a superficie da
membrana, e isto pode resultar em uma elevao na presso osmtica e,
assim, da presso
de operao, para o estgio de uma crosta de sal sendo formada
sobre a 15 superficie da membrana e a operao sendo permanentemente
interrompida.
20
25
Por conseguinte, o objetivo da inveno, nos conhecidos processos
e dispositivos para a contnua dessalinizao de gua por meio de
osmose reversa, que operam com um mdulo de membrana descrito, o
de
prover medidas para evitar os problemas descritos. De acordo com
a inveno, este objetivo atingido por um
processo como exposto na reivindicao 1, o qual caracterizado
pelo fato de que um fluxo contnuo da gua salgada introduzida no
mdulo de membrana
mantido sobre a superficie da membrana por meio de gua
descarregada de um reservatrio.
Um correspondente dispositivo para solucionar os problemas
descritos exposto na reivindicao 4. Configuraes vantajosas do
processo de acordo com a inveno e do dispositivo de acordo com a
inveno so citadas nas reivindicaes dependentes.
A este respeito, a inveno baseada na realizao de que os
-
5
3
problemas descritos, em particular uma interrupo na operao em
virtude de
contaminao e incrustao da superfcie de membrana ou, na mais
especificamente, dano da membrana, podem ser evitados por meio
do fluxo
sobre a membrana sendo continuamente mantido por meios
adequados. De
acordo com a inveno, para esta finalidade provido um reservatrio
que atua sobre a gua salgada introduzida no mdulo de membrana e
que, para
manter o fluxo sobre a membrana, adicionalmente introduz gua,
em
particular gua salgada, no mdulo de membrana.
preferivelmente provido que, por exemplo, no instante da 1 O
comutao, no caso dos dispositivos conhecidos com dois dispositivos
de
pisto/cilindro, uma queda de presso ou queda de fluxo passada
superiormente a fim de manter o fluxo contnuo sobre a membrana. A
ttulo
de exemplo, sensores adequados podem ser providos para medir uma
reduo
no fluxo sobre a membrana.
15 De acordo com a inveno, so preferivelmente providos dois
dispositivos de pisto/cilindro, os quais operam em relao de
fases opostas,
como so conhecidos do WO 02/41979 Al. O reservatrio ento prov
que, por ocasio de uma alterao na direo do movimento dos pistes,
isto , em particular no momento quando os pistes esto estacionrios,
uma presso de
20 assistncia seja exercida sobre a gua salgada. Assim, em
particular naquele instante de comutao, uma possvel queda de presso
compensada e o fluxo mantido sobre a membrana.
Uma outra configurao vantajosa provida na reivindicao 3. Neste
caso, a presso requerida para a descarga da gua do reservatrio
25 produzida, por um lado, a partir da presso da gua salgada
concentrada
descarregada do mdulo de membrana e, em adio, a partir de uma
presso
armazenada em um reservatrio de presso, em que a presso que
resulta no
total naturalmente tem que ser maior, se necessrio, do que a
presso da gua
salgada fluindo pata fora do dispositivo de -compensao de
presso.
-
j
4
Uma configurao preferida do dispositivo de assistncia de
presso citada na reivindicao 6. De acordo com ela, provido
um
dispositivo de pisto/cilindro tendo um pisto que subdivide o
interior de
cilindro em trs cmaras, sendo que a gua salgada fluindo para
do
5 dispositivo de compensao de presso est presente em uma cmara
de entrada, a gua salgada concentrada fluindo para fora do
dispositivo de
membrana est presente em uma cmara de sada, e em um veculo
armazenado em um reservatrio de presso, por exemplo tambm gua ou
um
fluido hidrulico, est presente sob uma elevada presso em uma
cmara de
10 presso. A este respeito, o desejado efeito de manter o fluxo
por meio da descarga de gua do reservatrio preferivelmente ocorre
com sua prpria
concordncia. Todavia, tambm possvel prover um adequado
dispositivo de
controle para controlar o dispositivo de pisto/cilindro a fim de
dispor do
desejado efeito de assistncia de presso. 15 Configuraes
preferidas deste dispositivo de pisto/cilindro
so citadas nas reivindicaes 7 e 8.
A inveno descrita em maior detalhe doravante com
referncia aos desenhos, nos quais:
a figura 1 mostra um diagrama de circuitos em blocos para
20 explicar o processo de acordo com a inveno, e
a figura 2 mostra uma forma de realizao de um dispositivo
de acordo com a inveno.
O diagrama de circuitos em blocos na figura 1 mostra uma
bomba de transporte 1 para introduzir gua salgada 10 em um
dispositivo de
25 compensao de presso 2 sob uma primeira presso p 1. A mesma
gua salgada 11 que, todavia, agora sujeita a uma elevada presso de
trabalho p2, passada do dispositivo de compensao de presso 2 para o
mdulo de
membrana 3. Al, uma parte da uma parte da gua salgada 11 passa
atravs da
membrana 6, que - preferivelmente ha fonrta de uma assim
chamada
-
.!
5
10
5
membrana de fluxo cruzado, por exemplo 25% da gua salgada
11,
dessalinizada na realizao disto e descarregada na forma de
gua
dessalinizada 12. A parte remanescente da gua salgada 11, por
exemplo
7 5%, no pode passar atravs da membrana 6, mas flui ao longo da
superficie
da membrana 6 para o interior do conduto de conexo 5, por meio
do qual ela
descarregada do mdulo de membrana 3 como gua salgada concentrada
13 .
A gua salgada concentrada 13 que, neste caso, est ainda a uma
elevada
presso que corresponde aproximadamente presso p2, mas um
pouco
inferior, ento passada novamente para o dispositivo de compensao
de
presso 2. Al, esta elevada presso p2 usada em uma maneira que
ainda vai
ser descrita em detalhe a seguir para a finalidade de atuao com
presso
sobre a gua salgada introduzida no dispositivo de compensao de
presso 2,
e sua alimentao no mdulo de membrana 3 na entrada do mesmo.
Ao
mesmo tempo que presso usada no dispositivo de compensao de
presso
15 para definitivamente descarregar gua salgada concentrada 14
em seu interior,
por meio do conduto de descarga 4, e para alimentar gua salgada
no
concentrada 10 ao dispositivo de compensao de presso 2. Todos
os
procedimentos descritos tm lugar, neste caso, simultaneamente
e
continuamente, de modo que no existe necessidade de uma bomba de
alta
20 presso para subseqentemente fornecer a elevada presso de
trabalho, e gua
dessalinizada 12 continuamente disponvel.
Como foi at agora descrito, particularmente quando do uso de
membrana de fluxo cruzado 6, necessrio que o fluxo da gua
salgada sobre
a superficie de membrana seja mantido continuamente e sob uma
presso 25 uniformemente elevada, pois, caso contrrio, molculas de
sal podem ser
depositadas na superficie da membrana, e tais molculas podem
resultar em
dano na membrana ou uma interrupo na operao do sistema. Em
virtude de
vrias circunstncias, todavia, pode ocorrer que a presso p2 da
gua salgada
descarregada-do dispositivo de compensao de presso2 caia
brevemente de
-
6
modo to acentuado, que o fluxo sobre a superficie da membrana
sena
reduzido ou at mesmo interrompido. A dessalinizao ainda ento
admitidamente teria lugar; ser notado, todavia, que a membrana
poderia ser
danificada pois a gua salgada concentrada 13 no pode fluir para
fora do
5 mdulo de membrana 3. Para, nesta situao, manter a presso p2 e
o fluxo, portanto provido, de acordo com a inveno, um reservatrio
15 que, em uma tal situao, passa gua adicional para o interior do
mdulo de membrana 3 e,
desta maneira, assegura que a elevada presso de trabalho p2 seja
mantida e o fluxo sobre a superficie da membrana no seja
reduzido.
1 O A figura 2 mostra uma configurao especfica de um
dispositivo de acordo com a inveno. Ele tem dois dispositivos
idnticos de
pisto/cilindro 401, 402 com dois cilindros alinhados mutuamente
opostos, os
quais tm, cada, uma respectiva cmara de entrada 201, 202 para
receber a gua salgada, e uma respectiva cmara de sada 1O1, 102 para
receber a gua
15 salgada concentrada 13. Disposto no interior de cada um dos
dispositivos de pisto/cilindro 401, 402 est um respectivo pisto
especial 301, 302 que subdivide o subdivide o pisto interior nas
acima mencionadas cmaras e, na
figura, deslocvel na direo horizontal no interior do dispositivo
de pisto/ cilindro.
20 Da bomba de transporte 1, um respectivo conduto de
alimentao com uma vlvula de reteno (passiva) 7 conduz para as
cmaras de entrada 201, 202. As vlvulas de reteno 7, neste caso, so
de uma tal
configurao que elas se abrem e permitem um fluxo atravessante
quando a
presso no conduto de alimentao maior do que nas cmaras de
entrada
25 201, 202. Vlvulas de reteno 8, comparveis, as quais, todavia,
envolvem uma diferente direo de fluxo atravessante, so dispostas
nos condutos de
alimentao a partir das cmaras de entrada 201, 202 para o mdulo
de
membrana 3.
Em contraste, vlvulas principais v-3, V6 e Vl, V4,
ativamente
-
7
comutveis, so dispostas respectivamente nos condutos de
alimentao 5
desde o mdulo de membrana 3 para as cmaras de sada 1O1, 102, e
nos
condutos de descarga 4 desde as cmaras de sada 1O1, 102; o fluxo
de
alimentao da gua salgada concentrada 13 desde o mdulo de
membrana 3
5 e o fluxo de descarga da gua salgada concentrada 14 para fora
do dispositivo
de compensao de presso 2, respectivamente, pode ser controlado
por meio
das acima mencionadas vlvulas principais.
Os pistes 301, 302 so fixamente conectados conjuntamente por
meio de uma haste de pisto 30. Pinhes 40, os quais, por
exemplo,
1 O podem ser acionados por motores eltricos de engrenagem e que
engatam no interior de uma disposio dentada provida sobre a haste
de pisto 30, podem
acionar a haste de pisto 30 e, por meio dela, os pistes 301,
302, a fim de
compensar perdas de presso.
Os pistes so dispostos em uma tal maneira que eles operam
15 em relao de fases opostas. Quando, por conseguinte, um pisto
disposto em uma posio na qual o volume da cmara de entrada 202 est
em um
mximo e o volume da cmara de sada 102 est em um mnimo, ento
o
outro pisto que conectado por meio da haste de pisto 30 est em
uma
posio na qual o volume da cmara de entrada 201 est em um mnimo e
o
20 volume da cmara de sada 101 est em um mximo (ver a figura 2).
Nesta situao, a cmara de entrada 202 enchida com gua e a cmara de
sada
101 enchida com gua salgada concentrada. As vlvulas Vl, V3, V4 e
V6
que so ilustradas aqui como chaves so controladas em uma tal
maneira que
V3 e V4 so agora fechadas, enquanto as Vl e V6 so abertas.
25 Nesta conexo, a abertura de uma vlvula significa a produo de
uma comunicao fludica a fim de permitir um fluxo atravessante,
para
cuja finalidade a vlvula puramente aberta mecanicamente.
Similarmente, o fechamento de uma vlvula significa a interrupo de
uma comunicao
fludica a fim de prevenir um fluxo tran:spassante, para cuja
finalidade a
-
8
vlvula fechada puramente mecanicamente. Em virtude da vlvula
principal Vl ser aberta, primeiramente a
presso da gua salgada concentrada na cmara de sada 1O1 escapa.
Em
virtude da abertura da vlvula principal V6, a cmara de sada 102
sujeita ao 5 efeito de presso (por exemplo cerca de 64, 15
Atmosferas (65 bars)) e a gua
salgada concentrada flui para o interior desta cmara. Ao mesmo
tempo, a
gua salgada disposta na cmara de entrada 202 pressionada para o
mdulo
de membrana 3 pelo pisto sujeito a presso. Quando os pistes so
dispostos em uma tal maneira que eles
1 O operam em relao de fases opostas, a introduo do concentrado
que sujeito a presso (por exemplo 65 bar) no interior da interior
da cmara de sada 102 por meio da haste de pisto 30 causa o
movimento do outro pisto
301, o qual, como um resultado, esvazia a cmara de sada 1O1 com
menor
presso. Ao mesmo tempo, uma presso reduzida produzida na cmara
de
15 entrada 201 e succiona a gua salgada e enche esta cmara.
Quando a cmara de sada 102 enchida, as vlvulas principais so
adequadamente controladas e o procedimento oposto tem lugar.
Como o mdulo de membrana preferivelmente operado em
cerca de 70 bar para prover um nvel suficientemente elevado de
gua fresca,
20 e em um mximo em cerca 5 - 1 O bar ocorre uma perda de presso
na
membrana, pelo menos a presso acima mencionada de cerca de 65
bar da
gua salgada concentrada ainda disponvel na descarga de
concentrado 5 do
mdulo de membrana 3.
Para manter o fluxo da gua ao longo da superficie da
25 membrana 6 durante a operao de comutao, a direo do movimento
dos
pistes 301, 302, em particular no momento quando os pistes 301,
302 so
paralisados, de acordo com a inveno, provido um adicional
dispositivo de pisto/cilindro 403, doravante referido como o
reservatrio de pisto. Ele tem
-trs cmaras, rnais precisamente uma cmara de -(fgua de-alimentao
(cmara ---
-
9
de entrada) 203, a qual conectada com o conduto de alimentao
para a gua salgada 11 que alimentada em uma cmara de concentrado
(cmara de sada) 103, conectada com o conduto de concentrado 5 e uma
cmara de presso 503. Nesta disposio, a cmara de presso 503
conectada, por um
5 lado, por meio de uma vlvula ativa V7, com o conduto de
alimentao 11 e,
por outro lado, diretamente com um reservatrio de presso 20,
preferivelmente um reservatrio de bexiga. Durante a operao, a
vlvula V7
est sempre fechada, ela somente serve para ser capaz de encher o
circuito
compreendendo a cmara de presso 503 e o reservatrio de presso
20
1 O novamente com o fluido de presso, por exemplo um fluido
hidrulico, aps
uma interrupo na operao, e para restaurar a requerida elevada
presso no
reservatrio de presso 20.
Se a efetiva rea de pisto do pisto 303 na cmara de
concentrado 103 for cerca de trs quartos da rea de pisto na
cmara de gua
15 de alimentao 203 e a rea de pisto na cmara de presso 503 for
cerca de
um quarto daquela rea, as distribuies de presso so como segue.
A
cmara de gua de alimentao 203 sujeita a uma presso de cerca de
70 bar na operao. Isto resulta em at 280 bar no circuito
compreendendo a cmara
de presso 104 e o reservatrio de presso 20. Todavia, elas no so
atingidas
20 na operao. A presso de operao nesta regio entre cerca de 200
e 21 O
bar.
Ao mesmo tempo da comutao da direo de movimento dos
pistes 301, 302, uma presso de cerca de 70 bar atua sobre o
pisto 303, a
partir da cmara de gua de alimentao 203. A presso no reservatrio
20
25 apenas 160 bar. Ento, dal, por causa da menor rea de pisto na
cmara de
presso 503, a presso que atua cerca de 160/4, isto , cerca de 40
bar. Uma presso no circuito de concentrado, isto , a presso da gua
salgada
concentrada 13 descarregada do mdulo de membrana 3, cerca de 68
bar. Esta presso atua sobre uma rea que inclut trs qu-artos da-rea
de-pisto.
-
10
Conseqentemente, uma presso de cerca de 51 bar atua aqui.
Aquelas duas
presses atuam na mesma direo e so, desta maneira, adicionadas
para
fornecer um total de cerca de 91 bar. Somente os aproximadamente
70 bar na
cmara de gua de alimentao 203 atua contra esta presso
resultante. Por
5 conseguinte, existe uma presso suficientemente elevada para
pressionar o.
pisto 203 para baixo, na posio ilustrada, e, deste modo, para
manter o
fluxo sobre a membrana 6.
Mesmo se ela for apenas uma presso de cerca de 60 bar, a
qual tomada como a base para o circuito de concentrado, esta
ainda garante 10 uma proporo de 45 bar na cmara de concentrado 103.
Mesmo se a presso
no reservatrio de presso 20 for somente de 120 bar, isto resulta
em outras
30 bar, de modo que ainda est presente uma presso total de 75
bar, a qual
permite que o fluxo sobre a membrana 6 seja mantido. O
reservatrio de pisto 403 pode ser controlado em uma tal
15 maneira que somente no caso de uma queda de presso no conduto
de
conexo entre as cmaras de entrada 201, 202 e o mdulo de membrana
3 ou
uma reduo no fluxo sobre a membrana 6, que uma presso adicional
exercida sobre aquele conduto de conexo. Para esta finalidade,
possvel
prover, por exemplo, sensores adequados que detectam uma tal
queda de
20 presso ou uma reduo em fluxo e que desencadeiam o
apropriado
procedimento de controle de presso. Em adio, tambm possvel
prover
vlvulas que so adequadamente controladas para esta finalidade no
conduto
de concentrado 5 entre o mdulo de membrana 3 e o dispositivo
de
pisto/cilindro 403, os quais so abertos, se necessrio, a fim de
produzir o
25 descrito movimento do pisto 303 para baixo por meio da
introduo de uma
presso no interior da cmara de concentrado 103. Se, em
contraste, tal
assistncia de presso no requerida, uma tal vlvula pode tambm ser
fechada novamente, de modo que, por causa da presso mais elevada
na
-Emarade gua de afimenta-o 20Tein reiao cmara -ae pres-~fo 50J;
o
-
11
pisto 303 movido para cima novamente e, desta maneira,
permanece
virtualmente na posio de prontido.
No caso do reservatrio de pisto 403 de acordo com a
inveno, todavia, um tal controle pode ser omitido pois ele
pode
5 automaticamente ajustar as condies de presso especificadas na
operao e o desejado efeito atingido por meio de controle separado.
Por um lado, ento, gua de alimentao pode fluir para fora da cmara
203 e, por outro
lado, concentrado pode fluir para fora do mdulo de membrana 3,
para o
interior da cmara 103, de modo que o fluxo sobre a membrana 6
mantido.
10 Em adio, tambm possvel prover adicionalmente vlvulas
secundrias ou de derivao, paralelas s descritas vlvulas
principais Vl, V3,
V 4, V6 para reduzir o carregamento sobre as vlvulas principais
e desta
maneira elevar sua vida til de servio. Em adio, tambm possvel
prover
um ou mais dispositivos de limitao de fluxo quantitativo que so
destinados
15 para prevenir um abrupto efeito de compensao de presso na
medida em
que eles limitam o mximo fluxo atravessante quantitativo e,
desta maneira,
contribuem para uma gradual compensao de presso e lentas
alteraes em
presso, em lugar de abruptas flutuaes de presso. Elementos deste
tipo e
outros elementos so descritos e ilustrados no acima mencionado
WO
20 02/41979 Al, ao qual referncia aqui expressamente dirigida e
a descrio
do qual deve ser considerada como includa aqui. O modo de operao
bsico
de um tal dispositivo com dois dispositivos de pisto/cilindro
tambm
discutido em detalhe aqui, e referncia tambm feita ao mesmo.
A inveno pode tambm ser usada em relao a dispositivos
25 de uma diferente configurao para a dessalinizao de gua por
meio de
osmose reversa, os quais, por exemplo, em lugar dos ilustrados
dois
dispositivos de pisto/cilindro, tm um outro nmero de tais
dispositivos, por
exemplo um ou trs dispositivos de pisto/cilindro. Eles podem, em
princpio,
-tambm ser deuma diierente-configurao. A configurao -ao
reservatritfl:la
-
12
forma do dispositivo de pisto/cilindro com trs cmaras, como
mostrado na
figura 2, tambm no absolutamente necessria mas, em princpio,
pode
tambm ser de uma natureza diferente.
-
1
REMNDICACES 1. Processo para a dessalinizao contnua de gua por
meio de
osmose reversa, em particular dessalinizao de gua do mar, em
que
- gua salgada (10) introduzida sob uma primeira presso 5 (p 1)
por meio de uma bomba de transporte (1) em um dispositivo de
compensao de presso (2), - gua salgada (11) continuamente
introduzida do dispositivo
de compensao de presso (2) a uma segunda presso elevada (p2) em
um mdulo de membrana (3) e separada no mesmo por meio de uma
membrana
10 (6) em gua dessalinizada (12) e gua salgada concentrada (13),
e - a gua salgada concentrada (13) descarregada do mdulo de
membrana (3) continuamente introduzida sob aproximadamente a
segunda presso (p2) no dispositivo de compensao de presso (2) e
usada al para atuar com aproximadamente a segunda presso (p2) sobre
a gua salgada (1 O)
15 introduzida no dispositivo de compensao de presso (2) e para
introduzir a gua salgada (11) no mdulo de membrana (3),
caracterizado pelo fato de que um fluxo contnuo da gua salgada (11)
introduzida no mdulo de membrana (3) mantido sobre a superficie da
membrana (6) por meio de gua salgada descarregada de um reservatrio
(15; 403, 20).
20 2. Processo de acordo com a reivindicao 1, caracterizado
pelo fato de que o dispositivo de compensao de presso (2) tem
dois dispositivos de pisto/cilindro (401, 402) que operam em relao
de fases opostas e que tm, cada, um respectivo pisto (301, 302), e
que o reservatrio (15; 403; 20) passa gua do reservatrio (15; 403;
20) para o interior do
25 mdulo de membrana (3) por ocasio de uma alterao na direo do
movimento dos pistes (301, 302).
3. Processo de acordo com a reivindicao 1 ou a
reivindicao 2, caracterizado pelo fato de que a presso para a
descarga da
-- gua do reservalrio (T5; 403~ 20} produzida pr meio de uma
combinao
-
2
da aproximadamente segunda presso (p2) da gua salgada
concentrada (13) descarregada do mdulo de membrana (3) e de uma
presso de assistncia de um reservatrio de presso (20).
4. Dispositivo para a dessalinizao contnua de gua por meio
5 de osmose reversa, em particular dessalinizao de gua do
mar,
compreendendo
- uma bomba de transporte ( 1) para introduzir gua salgada (10)
sob uma primeira presso (pl) em um dispositivo de compensao de
presso (2),
1 O - um mdulo de membrana (3) para separar gua salgada
introduzida (11) na gua dessalinizada (12) e gua salgada
concentrada (13), e
- um dispositivo de compensao de presso (2) para alimentar
continuamente a gua salgada (11) sob uma segunda presso elevada
(p2) ao interior do mdulo de membrana (3) e para descarregar a gua
salgada
15 concentrada (13), caracterizado por um reservatrio (15; 403,
20) para manter um fluxo contnuo da gua salgada (11) introduzida no
mdulo de membrana (3) sobre a superficie da membrana (6) por meio
da descarga de gua do reservatrio (15; 403; 20) para o interior do
mdulo de membrana (3).
5. Dispositivo de acordo com a reivindicao 4, caracterizado 20
pelo fato de que o dispositivo de compensao de presso (2) tem
dois
dispositivos de pisto/cilindro (401, 402) que operam em relao de
fases opostas e cada um tendo um respectivo pisto (301, 302) e que
o reservatrio (15; 403; 20) passa gua do reservatrio (15; 403- 20)
para o interior do mdulo de membrana (3) por ocasio de uma alterao
na direo do
25 movimento dos pistes (301, 302). 6. Dispositivo de acordo com
a reivindicao 4 ou a
reivindicao 5, caracterizado pelo fato de que o reservatrio (15;
403; 20) tem um reservatrio de pisto (403) com um pisto (303), em
que no lado fforital dpisto eletem uma cmara de enfraaa
(203Jconectaa coma- sada ---
-
3
de gua salgada do dispositivo de compensao de presso (2) e a
entrada de gua salgada do mdulo de membrana (3) e no lado traseiro
do pisto ele tem uma cmara de sada (103) conectada com a sada da
gua salgada concentrada (13) do mdulo de membrana (3) e uma cmara
de presso (503)
5 conectada com um reservatrio de presso (20), e que as relaes
de rea superficial do lado traseiro do pisto e a presso do
reservatrio de presso
(20) so ajustadas de tal maneira que, em predeterminados
momentos no tempo, uma presso produzida na cmara de entrada (203),
que mais elevada do que a segunda presso (p2) da gua salgada (11)
descarregada do
1 O dispositivo de compensao de presso (2). 7. Dispositivo de
acordo com a reivindicao 6, caracterizado
pelo fato de que o pisto (303) de uma tal configurao que a
presso reinante na cmara de presso (503) pode atuar sobre
aproximadamente um quarto da rea do lado traseiro do pisto e a
presso reinante na cmara de
15 sada (103) pode atuar aproximadamente sobre trs quartos da
rea do lado traseiro do pisto.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicao 6 ou a
reivindicao 7, caracterizado pelo fato de que o reservatrio de
presso (20) tem uma presso que aproximadamente pelo menos o dobro
da segunda
20 presso (p2).
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RESUMO
"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DESSALINIZAO CONTNUA DE GUA POR
MEIO DE OSMOSE REVERSA"
A inveno se refere a um processo e a um dispositivo para a
5 dessalinizao contnua de gua por meio de osmose reversa, em
particular dessalinizao de gua do mar, de acordo com o qual: gua
salgada (10) introduzida por meio de uma bomba de transporte (1) em
um dispositivo de compensao de presso (2) quando est sob uma
primeira presso (pl), do dispositivo de compensao de presso . (2),
gua salgada (11)
1 O continuamente introduzida em um mdulo de membrana (3) quando
est em uma segunda presso elevada (p2) e, no interior do mdulo de
membrana, a gua salgada separada por meio de uma membrana ( 6) em
gua dessalinizada (12) e gua salgada concentrada (13); a gua
salgada concentrada (13) descarregada do mdulo de membrana (3)
continuamente
15 introduzida no dispositivo de compensao de presso (2) quando
est apropriadamente na segunda presso (p2) e usada al para elevar a
presso da gua salgada (10) introduzida no dispositivo de compensao
de presso (2) at aproximadamente a segunda presso (p2) e para
introduzir a gua salgada (11) no mdulo de membrana (3). Para
prevenir mal funcionamentos
20 na operao e, possivelmente, danos na membrana ( 6) causados
por um reduzido fluxo sobre a superfcie da membrana, a inveno prov
que um
fluxo contnuo da gua salgada (11) introduzida no mdulo de
membrana (3) seja mantido sobre a superficie da membrana (6) por
meio de gua salgada descarregada de um reservatrio (15; 403,
20).
-
~,, .-
A requerente apresenta novas vias das pginas 1 a 5 do relatrio
descritivo e tambm novas vias das reivindicaes para conformar o
pedido com o Exame Preliminar Internacional.
-
5
1
"PROCESSO E DISPOSITNO PARA A DESSALINIZAO CONTNUA DE GUA POR
MEIO DE OSMOSE REVERSA"
A inveno se refere a um processo e a um correspondente
dispositivo para a dessalinizao contnua de gua por meio de
osmose
reversa, em particular dessalinizao de gua do mar.
Um dispositivo deste tipo descrito, por exemplo, no WO
02/41979 Al. Neste dispositivo, a gua salgada introduzida sob
uma primeira
presso em um dispositivo de compensao de presso e dali passada
sob uma
segunda presso mais elevada para o interior de um mdulo de
membrana. No
1 O mdulo de membrana, ela separada em gua dessalinizada e em
gua salgada concentrada. A gua salgada concentrada descarregada que
ainda est
aproximadamente na segunda presso continuamente introduzida
novamente no
dispositivo de compensao de presso e usada no mesmo para
sujeitar a gua salgada introduzida no dispositivo de compensao de
presso a
15 aproximadamente segunda presso e para introduzir a gua
salgada ao interior
do mdulo de membrana. Mais especificamente, o dispositivo de
compensao de
presso ali descrito tem dois dispositivos de pisto/cilindro que
operam em relao
de fases opostas e cujos pistes so fixamente conectados um com o
outro por meio de uma haste de pisto que adicionalmente
impulsionada.
20 Em instalaes de dessalinizao deste tipo, as quais operam
na
base do princpio de osmose reversa, a separao para o interior de
gua
salgada concentrada e a gua dessalinizada efetuada em uma assim
chamada
membrana de "fluxo cruzado" disposta no mdulo de membrana. No
caso de
uma tal membrana, a gua salgada introduzida flui ao longo da
superfcie da
25 membrana enquanto uma parte da mesma passa como gua
dessalinizada (gua potvel) em uma direo perpendicularmente mesma
atravs da membrana. Os fluxos de gua que mutuamente se cruzam so
tambm referidos como
'fluxo cruzado'. Neste caso, o fluxo sobre a superfcie da
membrana tambm
-remove- por -lavagem--corpos---estranhos indesejad0s-
sol:>re- a superfcie -da
-
2
membrana e, por conseguinte, prov a contnua limpeza da
membrana.
Na configurao conhecida do dispositivo de dessalinizao tendo
dois dispositivos de pisto/cilindro, uma presso suficientemente
elevada
admitidamente presente no momento de comutao sobre a direo de
movimento
5 dos pistes, para pressionar ainda mais gua atravs da membrana
e, deste modo,
produzir gua dessalinizada. Foi verificado, todavia, que o fluxo
cruzado rompe-se no
instante de comutao sobre a direo de movimento. Como um
resultado, neste
momento a membrana no mais suficientemente lavada, de modo que a
situao
pode envolver molculas de sal se tomando concentradas sobre a
superficie da
1 O membrana, e isto pode resultar em uma elevao na presso
osmtica e, assim, da
presso de operao, para o estgio de uma crosta de sal sendo
formada sobre a
superficie da membrana e a operao sendo permanentemente
interrompida.
A US 4.187.173 e EP O 018 128 Al descrevem um processo e
um dispositivo para dessalinizar gua com base em osmose reversa,
em que um
15 respectivo recipiente de compensao de presso provido ambos no
circuito
de gua de alimentao e tambm na US 4.187.173 no circuito
concentrado.
Aqueles recipientes de compensao de presso esto na configurao
de
amortecedores de pulsao ou amortecedores de presso diferencial,
em que
um pisto deslocvel em um cilindro e subdivide o interior do
cilindro em
20 duas cmaras. Para descarregar gua de alimentao disposta na
cmara,
provido que a presso seja aplicada ao pisto por meio do
concentrado introduzido na segunda cmara, e uma mola disposta
naquela cmara.
A FR 2 568 321 e EP O 055 981 Al descreve ainda
dispositivos e processos de osmose reversa.
25 Por conseguinte, o objetivo da inveno, nos conhecidos
processos e dispositivos para a contnua dessalinizao de gua por
meio de
osmose reversa, que operam com um mdulo de membrana descrito, o
de
prover medidas para evitar os problemas descritos.
De--acordo-com a-inveno-; este objetivo-- atingido por um
-
3
processo como exposto na reivindicao 1.
Um correspondente dispositivo para solucionar os problemas
descritos exposto na reivindicao 4. Configuraes vantajosas do
processo de acordo com a inveno e do dispositivo de acordo com a
inveno so
5 citadas nas reivindicaes dependentes.
A este respeito, a inveno baseada na realizao de que os
problemas descritos, em particular uma interrupo na operao em
virtude de
contaminao e incrustao da superfcie de membrana ou, na mais
especificamente,
dano da membrana, podem ser evitados por meio do fluxo sobre a
membrana sendo
1 O continuamente mantido por meios adequados. De acordo com a
inveno, para esta
finalidade provido um reservatrio que atua sobre a gua salgada
introduzida no
mdulo de membrana e que, para manter o fluxo sobre a membrana,
adicionalmente
introduz gua, em particular gua salgada, no mdulo de
membrana.
De acordo com a inveno, provido um dispositivo de
15 pisto/cilindro tendo um pisto que subdivide o interior de
cilindro em trs
cmaras, sendo que a gua salgada fluindo para fora do dispositivo
de
compensao de presso est presente em uma cmara de entrada, a
gua
salgada concentrada fluindo para fora do dispositivo de membrana
est presente
em uma cmara de sada, e em um veculo armazenado em um
reservatrio de
20 presso, por exemplo tambm gua ou um fluido hidrulico, est
presente sob
uma elevada presso em uma cmara de presso. A este respeito, o
desejado efeito de manter o fluxo por meio da descarga de gua do
reservatrio
preferivelmente ocorre com sua prpria concordncia. Todavia,
tambm
possvel prover um adequado dispositivo de controle para
controlar o dispositivo
25 de pisto/cilindro a fim de dispor do desejado efeito de
assistncia de presso. Configuraes preferidas deste dispositivo de
pisto/cilindro
so citadas nas reivindicaes 6 e 7.
preferivelmente provido que, por exemplo, no instante da c
-
4
pisto/cilindro, uma queda de presso ou queda de fluxo passada
superionnente a
fim de manter o fluxo contnuo sobre a membrana A ttulo de
exemplo, sensores adequados podem ser providos para medir uma reduo
no fluxo sobre a membrana.
De acordo com a inveno, so preferivelmente providos dois
5 dispositivos de pisto/cilindro, os quais operam em relao de
fases opostas, como
so conhecidos do WO 02/41979 Al. O reservatrio ento prov que,
por ocasio de
uma alterao na direo do movimento dos pistes, isto , em
particular no
momento quando os pistes esto estacionrios, uma presso de
assistncia seja exercida sobre a gua salgada. Assim, em particular
naquele instante de comutao,
1 O uma possvel queda de presso compensada e o fluxo mantido
sobre a membrana. Uma outra configurao vantajosa provida na
reivindicao
3. Neste caso, a presso requerida para a descarga da gua do
reservatrio
produzida, por um lado, a partir da presso da gua salgada
concentrada
descarregada do mdulo de membrana e, em adio, a partir de uma
presso
15 armazenada em um reservatrio de presso, em que a presso que
resulta no
total naturalmente tem que ser maior, se necessrio, do que a
presso da gua
salgada fluindo para fora do dispositivo de compensao de
presso.
A inveno descrita em maior detalhe doravante com
referncia aos desenhos, nos quais:
20 a figura 1 mostra um diagrama de circuitos em blocos para
explicar o processo de acordo com a inveno, e
a figura 2 mostra uma forma de realizao de um dispositivo
de acordo com a inveno.
O diagrama de circuitos em blocos na figura 1 mostra uma
25 bomba de transporte 1 para introduzir gua salgada 1 O em um
dispositivo de compensao de presso 2 sob uma primeira presso p 1. A
mesma gua salgada
11 que, todavia, agora sujeita a uma elevada presso de trabalho
p2, passada do dispositivo de compensao de presso 2 para o mdulo de
membrana 3. Ali,
ma partea uma parte da gua salgada 11 passa atravs- da membrana
6-;-que
-
5
preferivelmente na forma de uma assim chamada membrana de fluxo
cruzado,
por exemplo 25% da gua salgada 11, dessalinizada na realizao
disto e
descarregada na forma de gua dessalinizada 12. A parte
remanescente da gua
salgada 11, por exemplo 75%, no pode passar atravs da membrana
6, mas flui
5 ao longo da superficie da membrana 6 para o interior do
conduto de conexo 5,
por meio do qual ela descarregada do mdulo de membrana 3 como
gua
salgada concentrada 13. A gua salgada concentrada 13 que, neste
caso, est
ainda a uma elevada presso que corresponde aproximadamente
presso p2,
mas um pouco inferior, ento passada novamente para o dispositivo
de
1 O compensao de presso 2. Ali, esta elevada presso p2 usada em
uma maneira
que ainda vai ser descrita em detalhe a seguir para a finalidade
de atuao com
presso sobre a gua salgada introduzida no dispositivo de
compensao de
presso 2, e sua alimentao no mdulo de membrana 3 na entrada do
mesmo.
Ao mesmo tempo que presso usada no dispositivo de compensao de
presso
15 para definitivamente descarregar gua salgada concentrada 14
em seu interior,
por meio do conduto de descarga 4, e para alimentar gua salgada
no
concentrada 1 O ao dispositivo de compensao de presso 2. Todos
os
procedimentos descritos tm lugar, neste caso, simultaneamente
e
continuamente, de modo que no existe necessidade de uma bomba de
alta
20 presso para subseqentemente fornecer a elevada presso de
trabalho, e gua
dessalinizada 12 continuamente disponvel.
Como foi at agora descrito, particularmente quando do uso de
membrana de fluxo cruzado 6, necessrio que o fluxo da gua
salgada sobre
a superficie de membrana seja mantido continuamente e sob uma
presso 25 uniformemente elevada, pois, caso contrrio, molculas de
sal podem ser
depositadas na superficie da membrana, e tais molculas podem
resultar em
dano na membrana ou uma interrupo na operao do sistema. Em
virtude de
vrias circunstncias, todavia, pode ocorrer que a presso p2 da
gua salgada
descarregada do dispositivo-de compensao-depresso-2
caia-brevemente de ---
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~ . ... - ... . ~ . . ~ . ) . . . ~ ~ ~. ~ l~ ' 1 ,.. '!li 1 r e
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REIVINDICACES 1. Processo para a dessalinizao contnua de gua por
meio de
osmose reversa, em particular dessalinizao de gua do mar, em
que
- gua salgada (10) introduzida sob uma primeira presso 5 (p 1)
por meio de uma bomba de transporte (1) em um dispositivo de
compensao de presso (2) tendo um dispositivo de pisto/cilindro,
- gua salgada (11) continuamente introduzida do dispositivo
de compensao de presso (2) a uma segunda presso elevada (p2) em
um mdulo de membrana (3) e separada no mesmo por meio de uma
membrana
10 (6) em gua dessalinizada (12) e gua salgada concentrada (13),
e - a gua salgada concentrada (13) descarregada do mdulo de
membrana (3) continuamente introduzida sob aproximadamente a
segunda presso (p2) no dispositivo de compensao de presso (2) e
usada ali para atuar com aproximadamente a segunda presso (p2)
sobre a gua salgada (10)
15 introduzida no dispositivo de compensao de presso (2) e para
introduzir a gua salgada (11) no mdulo de membrana (3), e
20
- um fluxo contnuo da gua salgada (11) introduzida no mdulo de
membrana (3) mantido sobre a superfcie da membrana (6) por meio de
gua salgada descarregada de um reservatrio (15; 403, 20),
caracterizado pelo fato de que o reservatrio (15; 403; 20) tem
um reservatrio de pisto ( 403) com um pisto (303), em que no lado
frontal do pisto ele tem uma cmara de entrada (203) conectada com a
sada de gua salgada do dispositivo de compensao de presso (2) e a
entrada de gua salgada do mdulo de membrana (3) e no lado traseiro
do pisto ele tem uma
25 cmara de sada (103) conectada com a sada da gua salgada
concentrada (13) do mdulo de membrana (3) e uma cmara de presso
(503) conectada com um reservatrio de presso (20), e que as relaes
de rea superficial do lado traseiro do pisto e a presso do
reservatrio de presso (20) so ajustas -de tal mane-ira
que~-em-predeterminados momentos no-tempo, uma---
-
2
presso produzida na cmara de entrada (203), que mais elevada do
que a segunda presso (p2) da gua salgada (11) descarregada do
dispositivo de compensao de presso (2).
2. Processo de acordo com a reivindicao 1, caracterizado
5 pelo fato de que o dispositivo de compensao de presso (2) tem
dois dispositivos de pisto/cilindro (401, 402) que operam em relao
de fases opostas e que tm, cada, um respectivo pisto (301, 302), e
que o reservatrio (15; 403; 20) passa gua do reservatrio (15; 403;
20) para o interior do mdulo de membrana (3) por ocasio de uma
alterao na direo do
1 O movimento dos pistes (301, 302). 3. Processo de acordo com a
reivindicao 1 ou a
reivindicao 2, caracterizado pelo fato de que a presso para a
descarga da
gua do reservatrio (15; 403; 20) produzida por meio de uma
combinao da aproximadamente segunda presso (p2) da gua salgada
concentrada (13)
15 descarregada do mdulo de membrana (3) e de uma presso de
assistncia de um reservatrio de presso (20).
4. Dispositivo para a dessalinizao contnua de gua por meio
de osmose reversa, em partlcular dessalinizao de gua do mar,
compreendendo
20 - uma bomba de transporte ( 1) para introduzir gua
salgada
25
.(10) sob uma primeira presso (pl) em um dispositivo de
compensao de presso (2),
- um mdulo de membrana (3) para separar gua salgada introduzida
(11) na gua dessalinizada (12) e gua salgada concentrada (13),
- um dispositivo de compensao de presso (2) tendo um dispositivo
de pisto/cilindro para alimentar continuamente a gua salgada
(11) sob uma segunda presso elevada (p2) ao interior do mdulo de
membrana (3) e para descarregar a gua salgada concentrada (13),
e
- um-Tes-ervatrio-(-l-S-;403, 20)-para manter-um fluxo
contnuo
-
3
da gua salgada (11) introduzida no mdulo de membrana (3) sobre a
superficie da membrana (6) por meio da descarga de gua do
reservatrio (15; 403; 20) para o interior do mdulo de membrana
(3),
caracterizado pelo fato de que o reservatrio (15; 403; 20) tem 5
um reservatrio de pisto ( 403) com um pisto (303), em que no lado
frontal
do pisto ele tem uma cmara de entrada (203) conectada com a sada
de gua salgada do dispositivo de compensao de presso (2) e a
entrada de gua salgada do mdulo de membrana (3) e no lado traseiro
do pisto ele tem uma cmara de sada (103) conectada com a sada da
gua salgada concentrada
10 (13) do mdulo de membrana (3) e uma cmara de presso (503)
conectada com um reservatrio de presso (20), e que as relaes de rea
superficial do lado traseiro do pisto e a presso do reservatrio de
presso (20) so ajustadas de tal maneira que, em predeterminados
momentos no tempo, uma presso produzida na cmara de entrada (203),
que mais elevada do que a
15 segunda presso (p2) da. gua salgada (11) descarregada do
dispositivo de compensao de presso (2).
5. Dispositivo de acordo com a reivindicao 4, caracterizado
pelo fato de que o dispositivo de compensao de presso (2) tem
dois dispositivos de pisto/cilindro (401, 402) que operam em relao
de fases
20 opostas e cada um tendo um respectivo pisto (301, 302) e que
o reservatrio (15; 403; 20) passa gua do reservatrio (15; 403- 20)
para o interior do mdulo de membrana (3) por ocasio de uma alterao
na direo do movimento dos pistes (301, 302).
6. Dispositivo de acordo com a reivindicao 4 ou 5,
25 caracterizado pelo fato de que o pisto (303) de uma tal
configurao que a presso reinante na cmara de presso (503) pode
atuar sobre aproximadamente um quarto da rea do lado traseiro do
pisto e a presso
reinante na cmara de sada (103) pode atuar aproximadamente sobre
trs quartos da rea do lado traseiro-do pisto.
-
4
7. Dispositivo de acordo com a reivindicao 4, 5 ou 6,
caracterizado pelo fato de que o reservatrio de presso (20) tem
uma presso que aproximadamente pelo menos o dobro da segunda presso
(p2) .
BibliographyDescriptionClaimsDrawingsAbstract
