PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA PRODUCIR UNA ATMOSFERA ARTIFICIAL EN UN CONTENEDOR DE ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE
CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un procedimiento para la producción de una atmósfera artificial en un contenedor de almacenamiento y transporte de acuerdo con la idea general de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un dispositivo para la realización de un procedimiento de ese tipo de acuerdo con la idea general de la reivindicación 8. ANTECEDENTES DE LA INVENCION Desde hace tiempo se conoce el aumentar la calidad desde los artículos perecederos en contenedores de transporte y almacenamiento durante un periodo prolongado de tiempo, de tal forma que los artículos se colocan en una atmósfera artificial, cuyo contenido de nitrógeno es de hasta el 99%. Bajo esas condiciones se colocan los artículos en un estado casi de inercia y durante ese tiempo no se presenta ninguna descomposición. Bajo estas condiciones pueden transportarse artículos durante periodos de tiempo mayores y a mayores distancias, los cuales en otro caso se hubieran podrido.
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Por la EP 357 949 Bl se conoce un dispositivo para producir una atmósfera artificial en un contenedor de transporte, en el cual se obtiene nitrógeno por medio de un agregado productor de nitrógeno a partir del aire ambiental y se conduce continuamente en el contenedor de transporte. La producción de la alta concentración de nitrógeno se realiza por medio de un dispositivo para separar los componentes gaseosos esenciales del aire ambiental, en particular nitrógeno y oxigeno en una fracción, que contiene aproximadamente 99% de nitrógeno y en una fracción que consiste esencialmente de oxigeno (permeado) . Con ese tipo de membranas separadoras de gas puede producirse una corriente de gas continua. También se conocen dispositivos para la producción discontinua de nitrógeno, en especial tamices moleculares, cuya construcción técnica sin embargo es considerable debido a la necesidad de un enjuague posterior del tamiz molecular. Por lo tanto, para producir una atmósfera artificial en esencial se han utilizado membranas separadoras de gas. Por la EP 224 469 se conoce un contenedor frió transportable, en el cual adicionalmente para producir una elevada fracción de nitrógeno en el 3
contenedor de transporte se realiza una humectación de la atmósfera artificial. Con esto puede ajustarse un grado de humedad óptimo en el contenedor de transporte dependiendo de los artículos que se estén transportando. Ese tipo de instalación requiere que se transporte adicionalmente un recipiente para agua el cual debe ser analizado continuamente y desinfectado periódicamente. Las membranas separadoras de gas reaccionan de forma generalmente sensible a la humedad. La aplicación con aire a presión húmedo tiene un efecto negativo sobre su vida útil. Para su protección las membranas separadoras de gas f ecuentemente se protegen con dispositivos adecuados como por ejemplo separadores ciclónicos, que eliminan el agua libre. En las membranas separadoras de gas conocidas se realiza una extracción obligatoria de la humedad en el aire a presión alimentado durante la separación de gas . El vapor de agua separado se elimina junto con el permeado. Esta separación del vapor de agua influye sin embargo sobre la potencia de la producción de nitrógeno. También existe el conocimiento de conectar antes de la membrana separadora de gas un aparato calentador que también gasta energía, para aumentar 4
la temperatura del aire a presión alimentado y con esto reducir la humedad relativa del aire, para proteger si a la membrana separadora de gas del ataque del agua libre. Además de la preconexión de aparatos calentadores, también se conoce el extraer la humedad del aire a presión por medio de un secador por absorción previamente conectado. Estos usuarios sin embargo gastan una parte del aire a presión alimentado y reducen asi la alimentación de aire a presión a la membrana separadora. Con esto también se reduce el grado de eficacia de la producción de nitrógeno . La invención se propone la tarea de presentar un procedimiento y un dispositivo para la producción de una atmósfera artificial en un contenedor de almacenamiento o transporte, en el cual en el caso de un alto grado de eficiencia de la planta es posible un ajuste de la humedad en el contenedor de transporte o almacenamiento, sin que se requiera un deposito adicional para líquidos. La tarea se resuelve por medio del procedimiento descrito en la reivindicación 1. Un dispositivo de acuerdo con la invención se describe en la reivindicación 8.
La invención parte de un procedimiento para producir una atmósfera artificial en un contenedor de almacenamiento o transporte, en el cual el aire a presión alimentado por un compresor de aire a través de una membrana separadora de gas se introduce en el contenedor de almacenamiento o transporte para producir una atmósfera artificial con una elevada fracción de nitrógeno, en la cual el contenido de humedad del aire a presión alimentado se reduce por medio de un dispositivo eliminador de humedad. De acuerdo con la invención al aire a presión conducido a la membrana separadora de presión se le extrae la humedad antes de entrar a la membrana separadora de gas por medio de una membrana extractora de la humedad. El uso de acuerdo con la invención de una membrana extractora de la humedad del aire a presión y aumenta asi la producción de nitrógeno. Gracias a la reducida humedad del aire a. presión que se alimenta a la membrana separadora de gas, puede elevarse su tiempo de vida y su grado de efectividad. Para ajustar la atmósfera artificial en el contenedor de almacenamiento o transporte a un grado de humedad deseado preferentemente la humedad extraída del aire a presión en la membrana extractora 6
de humedad, se conduce de manera controlada al contenedor de deposito o transporte. Esto tiene la desventaja de que la humedad requerida en el contenedor de almacenamiento o transporte puede obtenerse de la membrana extractora de humedad sin que se requiera un depósito de líquidos especial. Por un lado se reduce así el gasto en aparatos, por otro lado el gasto en logística, que se requiere para mantener lleno el depósito de líquido requerido durante un transporte de larga duració . La humedad que va a conducirse al contenedor de almacenamiento o transporte puede conducirse directamente al contenedor, sin embargo puede agregarse a la corriente de gas que sale de la membrana separadora de gas . En una forma de realización preferida de la invención a través de una derivación se conduce una parte de la corriente de gas que sale de la membrana separadora de gas a través de un tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad, antes de que la corriente de gas se conduzca al contenedor de almacenamiento y transporte . Por medio de un control adecuado de las válvulas puede ajustarse la fracción de la corriente 7
de nitrógeno que se conduce a través de la membrana extractora de humedad, y con esto ajustar según las necesidades el contenido de humedad de la atmósfera artificial conducida al contenedor. En una modalidad alternativa puede proveerse que el perneado que sale de la membrana separadora de gas, por lo menos parcialmente sea conducido a través del tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad y después sea expulsado a la atmósfera ambiental. Por medio de esas medidas contrariamente al secador por absorción no se presenta gasto de aire a presión y se eleva correspondientemente la producción de nitrógeno de la membrana separadora de gases . También puede pensarse en desviarse de las alternativas antes mencionadas por medio del uso de un control de válvulas adecuado. En especial en la fase inicial de un contenedor de transporte o depósito puede reducirse considerablemente el tiempo de ajuste de la atmósfera artificial al estado deseado . En una forma de realización general también puede pensarse en que se realice un enfriamiento del aire a presión alimentado a la membrana extractora de humedad. Por medio de este enfriamiento la membrana antes del separador ciclónico y el subsecuente calentamiento, se protege del ataque de agua libre y las consecuencias negativas asociadas a esto. El dispositivo de acuerdo con la invención para realizar el procedimiento mencionado presenta la conexión secuencial de un compresor de aire, una membrana extractora de la humedad y una membrana separadora de gas. La membrana extractora de la humedad contiene preferentemente un tramo de enjuague, a través del cual se conduce cuando menos una parte del permeado separado de la membrana separadora de gas o cuando menos una parte del nitrógeno que sale de la membrana separadora de gases . En una forma de realización, en la cual el permeado se conduce a través del tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad, subsecuentemente el permeado se expulsa a la atmósfera. En una forma de realización alternativa cuando menos una parte del nitrógeno que sale de la membrana separadora de gases, se conduce a través del tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad y luego de regreso al contenedor de transporte y almacenamiento. La invención puede presentar un control de válvulas a través de las cuales puede realizarse un enjuague de 9
la membrana extractora de humedad con el permeado o con nitrógeno. En el caso de un enjuague del tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad con nitrógeno puede conectarse entre la entrada y la salida del tramo de enjuague una ventila reguladora, con cuya ayuda puede ajustarse la magnitud de la corriente parcial conducida a través del tramo de enjuague. Entre el productor de luz a presión y la membrana extractora de humedad puede conectarse un aditamento de enfriamiento, para poder eliminar más fácilmente el agua en exceso por medio de la reducción de la temperatura. DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se explicará más detalladamente a continuación con la ayuda de un ejemplo de realización . La figura 1 muestra una representación principal de la invención de acuerdo con una primera forma de realización; La figura 2 muestra una representación principal de la invención de acuerdo con la figura 1 con una posición de las válvulas diferentes, y 10
La figura 3 muestra una representación principal de una forma de realización simplificada de la invención. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En la figura 1 muestra un dispositivo para la producción de una atmósfera artificial en un contenedor de transporte 34. El contenedor 34 puede ser un espacio de almacenamiento estacionario, sin embargo también puede ser un recipiente transportable (por ejemplo un contenedor) como el que se utiliza en el tráfico aéreo, en lo barcos, o en un vehículo de transporte terrestre o en un vehículo de transporte sobre vías. Esos contenedores por lo regular están aislados térmicamente y en lo esencial se cierran herméticamente. Cuando se utilizan como contenedores de transporte o almacenamiento para alimentos, frecuentemente presentan una instalación de enfriamiento para reducir la temperatura en el interior del contenedor. En el procedimiento de acuerdo con la invención la atmósfera que se transfiere al contenedor se produce esencialmente a partir del aire ambiental. Para esto se extrae el aire ambiental por medio de un compresor 3 impulsado por un motor 2. Opcionalmente puede también proveerse en un 11
contenedor, un dispositivo de succión controlable 1 con un filtro 35 conectado posteriormente, para utilizar la cantidad de aire proporcional del contenedor. Esa cantidad proporcional de aire puede mezclarse con el aire ambiental y conducirse al compresor 3. En especial en la primera fase de la inicialización de un contenedor puede reducirse el tiempo requerido para ajustar la atmósfera en el contenedor 34. El aire comprimido en el compresor se conduce ahora a un intercambiador de calor 4, en el cual se reduce la temperatura del aire a presión que sale del compresor. Para reducir posteriormente la temperatura del aire a presión se conduce el aire a presión a través de un refrigerante del aire 5, en el cual el aire a presión se enfria a través de un ventilador 6 para producir una corriente de aire a presión enfriada. Alternativamente puede producirse la corriente de aire frió a través de un generador de corrientes de aire acoplado al motor del compresor o al propio compresor. En caso de que exista una instalación refrigerante en el recipiente 34 puede también utilizarse un enfriador de aire 5a para reducir la temperatura del aire a presión. Para esto se conduce 12
la corriente de aire a presión al contenedor a través del enfriador de aire sin ventilador. Después de comprimir a por ejemplo 7.5 kg/m2 el aire comprimido contiene una mayor cantidad de aire. Por medio del enfriamiento del aire puede reducirse la capacidad de almacenamiento del aire, de tal forma que se produce agua libre, que puede ser eliminada por medio de un separador ciclónico. Después del refrigerante 5 sigue el eliminador de agua 7 para capturar el agua no contenida en el aire a presión. El desecho del agua eliminada se realiza después de abrir el dispositivo de extracción de agua (por ejemplo por medio de una válvula magnética) , por la acción de la presión del aire a presión. Después se encuentra un filtro para aire a presión 8 para purificar el aire a presión, en especial eliminar los residuos de aceite. El agua y/o el aceite eliminados de esta forma pueden desecharse de forma eléctrica/electrónica. El aire a presión purificado se conduce en contracorriente a través del intercambiador de calor 4, con lo que se vuelve a calentar un poco, para mantener reducido el contenido de fracciones de agua 13
libres en la subsecuente membrana extractora de humedad. Para regular la temperatura del aire a presión antes de la entrada en las siguientes etapas puede proveerse una válvula de desviación 9, que al abrirse y cerrarse más o menos regulan la fracción del aire a presión que se conduce de regreso a través del intercambiador de calor 4 y asi se ajusta el aire alimentado a la membrana extractora de humedad. El aire a presión se alimenta ahora a una membrana extractora de la humedad 10 en si conocida con el fin de eliminar la humedad en el aire a presión. La membrana extractora de humedad presenta una entrada 37 o una salida 36 para aire a presión, a partir de las cuales puede eliminarse la humedad extraída . Una membrana extractora de humedad útil se forma por medio de un cilindro relleno de fibras huecas, en la cual las membranas de vapor de agua se difunden a través de las fibras huecas y pueden depositarse en el llamado tramo de enjuague. La salida para el aire a presión de la membrana extractora de humedad conduce a la entrada de la membrana separadora de gases 11, que igualmente está construida de una forma en si conocida. Esta 14
presenta una entrada y dos salidas. El aire a presión introducido en la entrada se divide en la membrana de separación de gases en corriente de nitrógeno casi libre de oxigeno (aproximadamente el 30% del aire a presión utilizado) y una corriente de aire enriquecida en oxigeno (permeado) . La corriente de gas nitrógeno se conduce al contenedor 34 a través de la salida 39. La forma de realización representada en la figura 1, el oxigeno expulsado por la salida de permeado 38 de la membrana separadora de gases 11, se expulsa al ambiente a través de una válvula de humectación 15 que está conformada de una manera acccionable electivamente como válvula conmutadora de 3/2 vías, a través del tramo de enjuague de la membrana extractora de humedad 10 asi como de la válvula de humectación 16, que igualmente está conformada de una manera acccionable electivamente como válvula conmutadora de 3/2 vias . Para ajustar el flujo de permeado requerido a través del tramo de extracción de humedad de la membrana extractora de humedad 10, se ha provisto una válvula para el permeado 14, la cual está conformada en forma de un válvula de mariposa, la cual conduce al ambiente una 15
parte del permeado directamente después de la salida desde la membrana separadora de gas 11. La corriente de nitrógeno que sale de la salida 39 de la membrana separadora de gas 11 se conduce hasta el contenedor 34 a través de un almacén a presión opcional 12 provisto con una válvula de retención, para almacenar nitrógeno a través de una válvula de regulación de nitrógeno eléctricamente controlable 13. La válvula de regulación 13 sirve para ajustar la corriente de nitrógeno o de la pureza del nitrógeno, para lo cual el ajuste de la corriente volumétrica ajusta la proporción entre volumen de la corriente de nitrógeno y el volumen del permeado. La válvula reguladora 13 puede también manejarse manualmente . El conducto de unión entre la membrana separadora de gas 11 y el contenedor 34 presenta un manómetro 21 para vigilar la presión de la instalación, un medidor de oxigeno 22 para vigilar la generación de nitrógeno en la instalación, asi como un medidor de humedad/temperatura 23 para vigilar la humedad de la corriente de nitrógeno hacia el contenedor 34. Sensores correspondientes 24 para oxigeno y 25 para humedad/temperatura se encuentran colocados directamente en el recipiente 34, para 16
vigilar las condiciones atmosféricas en las que se encuentran los artículos que se van a almacenar. Complementariamente pueden colocarse sensores de C02 26 y sensores de C2H4 27 así como otros sensores no representados para otros gases o condiciones del almacén (por ejemplo temperatura) . Para transportar o almacenar ciertos artículos también puede realizarse adicionalmente una alimentación de C02 al contenedor 28, para lo cual se conduce al contenedor 34 una corriente de un volumen deseado de C02 desde un deposito portátil de C02 31 a través de una válvula reductora de presión 32 para reducir la presión del contenedor hasta la presión de servicio medida en el manómetro 28 y una válvula de bloqueo controlable 33. Todos los sensores, las válvulas y elementos de conexión que se encuentran unidos a través de conductos de control se controlan y vigilan por medio de un control de las instalaciones 100 para la formación rápida y eficiente de la atmósfera artificial en el recipiente. Los datos captados pueden ser capturados o transferidos a través de una transferencia remota de datos a una central de control, que eventualmente puede realizar una 17
modificación de la atmósfera a ajustar por medio de la retroalimentación de los datos. Durante el funcionamiento del dispositivo representado en la figura 2, las válvulas 15 y 16 están conmutadas a la posición de la figura 1. Con esto se conduce una corriente parcial desde la membrana separadora de gases 11 de la corriente de nitrógeno que sale de la salida 39 desde la ramificación 40 a través de la válvula para nitrógeno 17 conformada en forma de válvula de mariposa controlable y la válvula de humectación 15 a través del tramo de extracción de humedad de la membrana extractora de humedad 11 y de regreso a través de la válvula de humectación, de tal forma que esa corriente parcial se vuelve a mezclar con la corriente de nitrógeno que es conducida al contenedor 34. Durante el funcionamiento, la corriente parcial conducida a través de la membrana de extracción de humedad, se humedece con la humedad que se encuentra allí, de tal forma que asi puede ajustarse el grado de humedad en el contenedor 34. La válvula para nitrógeno 17 sirve para ajustar el flujo de nitrógeno necesario, en un trabajo conjunto con la válvula reguladora de nitrógeno 13. En el diagrama de conexiones de la válvula de humectación 15 mostrada en la figura 2 , el flujo de permeado en al válvula 15 está bloqueado, de tal forma que el permeado se expulsa al ambiente directamente a través de la válvula para permeado 14. La posición de servicio de las válvulas 15 y 16 puede ajustarse de manera controlada periódicamente, dependiendo de los requisitos del grado de humectación deseado del contenedor 34. Una pluralidad de diferentes parámetros de funcionamiento puede ajustarse al ajustar los tiempo de servicio de las posiciones de las válvulas 15 y 16, de tal forma que se ajustan de manera adecuada la válvula reguladora de nitrógeno 13 y la válvula para el permeato 14, sin que la válvula de nitrógeno 17 tenga que regularse de acuerdo con los requisitos. Con la ayuda de un control de la instalación adecuadamente programado 100 pueden también ajustarse las variaciones temporales de los parámetros de funcionamiento, por ejemplo las fracciones gaseosas oscilantes de nitrógeno, oxígeno o CO2 que se encuentra en la atmósfera del contenedor 34. El control 100 también puede utilizarse para controlar la temperatura en el recipiente 34, con la cual se acopla el aditamento de enfriamiento con el control de la atmósfera. La figura 3 muestra una modalidad simplificada de la invención, en la cual se omiten las válvulas de humectación 15 y 16. En esta forma de realización el perneado que sale de la membrana separadora de gases por la salida 38, directamente es expulsado a la atmósfera. Con la corriente parcial de nitrógeno que fluye a través de una válvula de desvio de nitrógeno 18 accionable eléctricamente en el tramo de extracción de la humedad de la membrana extractora de humedad 10 puede obtenerse un flujo de nitrógeno especifico y un ajuste del grado de humedad de la atmósfera que se introduce al contenedor 34. El procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de acuerdo con la invención aceleran la formación de una atmósfera de nitrógeno, mejoran el rendimiento del nitrógeno, reducen el gasto de energía y los costos de instalación. Durante el funcionamiento de la instalación de acuerdo con la invención se mantiene en el área de almacenamiento una presión constante. Después de la primera formación de la presión se expulsará del contenedor 34 una cantidad correspondiente a la cantidad de 20
nitrógeno alimentado, de tal forma que impere constantemente una ligera sobre-presión. El uso de un dispositivo de succión 1 aumenta la eficiencia de la instalación porque con la atmósfera en el recipiente y el aire ambiental, se forma una mezcla de atmósferas baja en oxigeno. Esta se comprime y se separa en la membrana separadora de gas 11. Con esto se forma rápidamente en el contenedor, una atmósfera baja en oxigeno. Lista de referencia 1 Dispositivo de succión 2 Motor 3 Compresor 4 Intercambiador de calor 5 Refrigerante del aire 5a Refrigerante alternativo del aire 6 Ventilador 7 Eliminador de agua 8 Filtro para aire a presión 9 Válvula de desvio 10 Membrana extractora de humedad 11 Membrana separadora de gas 12 Almacén de presión 13 Válvula reguladora de nitrógeno 14 Válvula para el permeado 21
15 Válvula de humectación 16 Válvula de humectación 17 Válvula para nitrógeno 18 Válvula de desviación de nitrógeno 21 Manómetro 22 Medidor de oxigeno 23 Medidor de humedad/temperatura
24 Medidor de oxigeno 25 Medidor de humedad/temperatura 26 Medidor de C02 27 Medidor de etileno 28 Diámetro 29 Filtro 31 Deposito de CO2 32 Válvula reductora de la presión
33 Válvula de bloqueo 34 Recipiente de deposito y transporte
35 Filtro 36 Salida 37 Entrada 38 Salida para el permeado 39 Salida para el gas 40 Ramificación 41 Conducto de control 100 Control de la instalación