BR112017012095B1

BR112017012095B1 - Aparelho de resfriamento, e, navio

Info

Publication number: BR112017012095B1
Application number: BR112017012095-0A
Authority: BR
Inventors: Bart Andre Salters; Roelant Boudewijn Hietbrink
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2021-06-15
Also published as: JP2021120614A; US10228199B2; RU2695234C2; US20170343305A1; RU2019122313A; RU2758176C2; KR102531768B1; RU2017124227A3; KR20170095946A; US10928143B2; RU2017124227A; RU2019122313A3; WO2016091732A1; CN107003094A; EP3483547A1; EP3230675A1; EP3230675B1; US20190086165A1; JP2017538622A; CN113203241A

Abstract

a presente invenção refere-se a um aparelho de resfriamento (1) para resfriar um fluido com água de superfície compreendendo ao menos um tubo (8) para conter e transportar o fluido em seu interior, estando o exterior do tubo (8) em funcionamento ao menos parcialmente submerso na água de superfície a fim de resfriar o tubo (8) para, assim, também resfriar o fluido. o aparelho de resfriamento (1) compreende adicionalmente ao menos uma fonte de luz (9) para produzir luz que retarda a incrustação sobre o exterior submerso, sendo que a fonte de luz (9) é dimensionada e posicionada em relação ao tubo (8) de modo a lançar luz anti-incrustação sobre o exterior do tubo. através dessa estrutura, a anti-incrustação do aparelho de resfriamento (1) pode ser assegurada de modo alternativo e eficaz.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente revelação refere-se a um aparelho de resfriamento que é adaptado para a prevenção de incrustação, comumente denominada anti-incrustação. A revelação se refere especificamente à anti-incrustação de caixas de resfriamento marítimas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A bioincrustação, ou incrustação biológica, é o acúmulo de micro-organismos, plantas, algas e/ou animais sobre as superfícies. A variedade entre os organismos de bioincrustação é altamente diversa, e se estende muito além da fixação de cracas e algas marinhas. De acordo com algumas estimativas, mais de 1.800 espécies que compreendem mais de 4.000 organismos são responsáveis pela bioincrustação. A bioincrustação é dividida em microincrustação, que inclui a formação de biofilme e adesão bacteriana, e macroincrustação, que é a fixação de organismos maiores. Devido à composição química e à biologia distintas que determinam o que evita que os mesmos se estabeleçam, os organismos também são classificados como tipos de incrustações duras ou macias. Os organismos de incrustação de calcário (dura) incluem cracas, briozoários de incrustação, moluscos, poliquetas e outros vermes em tubo e mexilhões-zebra. Os exemplos de organismos de incrustação não calcária (macia) são alga marinha, hidroides, algas e “lodo” de biofilme. Juntos, tais organismos formam uma comunidade de incrustação.

[003] Em várias circunstâncias, a bioincrustação cria problemas substanciais. O maquinário para de funcionar, as entradas de água ficam obstruídas e os trocadores de calor sofrem de desempenho reduzido. Por esse motivo, o tema anti- incrustação, isto é, o processo de remoção ou prevenção para evitar que a bioincrustação se forme, é bem conhecido. Em processos industriais, biodispersantes podem ser usados para controlar a bioincrustação. Em ambientes menos controlados, os organismos são eliminados ou repelidos com revestimentos com o uso de biocidas, tratamentos térmicos ou pulsos de energia. As estratégias mecânicas não tóxicas que impedem que organismos se fixem incluem escolher um material ou um revestimento com uma superfície escorregadia ou a criação de topologias de superfície de nanoescamas, similares à da pele de tubarões e golfinhos, que oferecem apenas pontos de ancoragem insatisfatórios.

[004] As disposições anti-incrustação para unidades de resfriamento que resfriam o fluido do motor de um navio por meio da água do mar são conhecidas na técnica. O documento DE102008029464 se refere a uma caixa de resfriamento marítima que compreende um sistema anti-incrustação por meio de superaquecimento regularmente repetível. A água quente é fornecida separadamente aos tubos de trocador de calor para minimizar a propagação de incrustação nos tubos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] A bioincrustação de caixas de resfriamento causa problemas graves. O principal problema é uma capacidade reduzida para a transferência de calor, uma vez que as camadas espessas de bioincrustação são isolantes térmicos eficazes. Como resultado, os motores dos navios têm que funcionar em uma velocidade muito menor, desacelerando o próprio navio, ou até mesmo chegando a uma parada completa, devido ao superaquecimento.

[006] Existem inúmeros organismos que contribuem para a bioincrustação. Isso inclui organismos muito pequenos, como bactérias e algas, mas também organismos bem grandes, como crustáceos. O ambiente, a temperatura da água e o propósito do sistema - todos têm um papel no processo. O ambiente de uma caixa de resfriamento é idealmente adequado para a bioincrustação: o fluido a ser resfriado aquece até uma temperatura média, e o fluxo constante de água leva nutrientes e novos organismos para dentro dela.

[007] Consequentemente, métodos e um aparelho são necessários para a anti-incrustação. Os sistemas da técnica anterior, entretanto, podem ser ineficientes em seu uso, exigem manutenção regular e, na maioria dos casos, resultam em descarga iônica na água do mar com possíveis efeitos prejudiciais.

[008] Por conseguinte, um aspecto da invenção é fornecer um aparelho de resfriamento para o resfriamento do maquinário de um navio com um sistema anti-incrustação alternativo de acordo com as reivindicações independentes anexas. As reivindicações dependentes definem modalidades vantajosas.

[009] Através do presente documento, uma abordagem é apresentada com base em métodos ópticos, em particular, com o uso de luz ultravioleta (UV). Aparentemente, a maior parte dos micro-organismos é eliminada, tornando-se inativa ou incapaz de reproduzir com uma quantidade ‘suficiente’ de luz UV. Esse efeito é principalmente controlado pela dose total de luz UV. Uma dose típica para eliminar 90% de um determinado microrganismo é 10 mWh por metro quadrado.

[0010] O aparelho de resfriamento para o resfriamento do maquinário de um navio é adequado para ser colocado em uma caixa que é definida pelo casco do navio e por placas de partição. As aberturas de entrada e saída são fornecidas no casco de modo que a água do mar possa entrar livremente no volume da caixa, fluir ao longo do aparelho de resfriamento e sair por fluxo natural e/ou sob a influência do movimento do navio. O aparelho de resfriamento compreende um feixe de tubos através do qual um fluido a ser resfriado pode ser conduzido e ao menos uma fonte de luz para gerar uma luz anti-incrustação, disposta pelos tubos para emitir luz anti-incrustação sobre a superfície externa dos tubos.

[0011] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, a luz anti-incrustação emitida pela fonte de luz está na faixa de comprimento de onda azul ou UV de cerca de 220 nm a cerca de 420 nm, de preferência, cerca de 260 nm. Os níveis de anti-incrustação adequados são conseguidos por luz UV ou azul de cerca de 220 nm a cerca de 420 nm, em particular em comprimentos de onda mais curtos do que cerca de 300 nm, por exemplo, de cerca de 240 nm a cerca de 280 nm, o que corresponde ao que é conhecido como UV-C. Pode ser usada uma intensidade de luz anti-incrustação na faixa de 5 a 10 mW/m2 (miliwatts por metro quadrado). Obviamente, doses superiores de luz anti-incrustação também alcançariam os mesmos, se não melhores, resultados.

[0012] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, a fonte de luz pode ser uma lâmpada que tem uma estrutura tubular. Para essas fontes de luz, devido ao fato de elas serem grandes, a luz de uma única fonte é gerada sobre uma grande área. Consequentemente, é possível alcançar o nível desejado de anti-incrustação com um número limitado de fontes de luz, o que torna a solução eficaz em termos de custo.

[0013] Uma fonte muito eficaz para gerar UVC é a lâmpada de descarga de mercúrio de baixa pressão, na qual, em média, 35% de watts de entrada são convertidos em watts de UVC. A radiação é gerada quase exclusivamente em 254 nm, designadamente, em 85% do efeito germicida máximo. As lâmpadas ultravioletas fluorescentes tubulares de baixa pressão (TUV) são conhecidas, as quais têm um envelope de vidro especial que filtra a radiação formadora de ozônio.

[0014] Para várias lâmpadas TUV germicidas, as propriedades elétricas e mecânicas são idênticas aos seus equivalentes de iluminação para luz visível. Isso permite que as mesmas sejam operadas da mesma forma, isto é, com o uso de um circuito reator/iniciador eletrônico ou magnético. Conforme ocorre com todas as lâmpadas de baixa pressão, há uma relação entre temperatura de operação de lâmpada e saída. Por exemplo, em lâmpadas de baixa pressão, a linha de ressonância em 254 nm é mais forte a uma determinada pressão de vapor de mercúrio no tubo de descarga. Essa pressão é determinada pela temperatura de operação e é otimizada em uma temperatura de parede de tubo de 40°C, que corresponde a uma temperatura ambiente de cerca de 25°C. Deve-se notar, ainda, que a saída de lâmpada é afetada por correntes de ar (forçadas ou naturais) através da lâmpada, o assim chamado fator de frieza. O leitor deve observar que, para algumas lâmpadas, aumentar o fluxo de ar e/ou diminuir a temperatura pode aumentar a saída germicida. Isso é satisfeito nas lâmpadas de alta saída (HO), designadamente, as lâmpadas com uma potência em watts superior à normal para sua dimensão linear.

[0015] Um segundo tipo de fonte de UV é a lâmpada de mercúrio de pressão média; neste documento, a pressão superior estimula mais níveis de energia, de modo a produzir mais linhas espectrais e um continuum(radiação recombinada). Deve-se notar que o envelope de quartzo transmite abaixo de 240 nm, portanto, o ozônio pode ser formado a partir do ar. As vantagens de fontes de pressão média são:

[0016] alta densidade de potência;

[0017] alta potência, resultando em menos lâmpadas do que as do tipo de baixa pressão, as quais são usadas na mesma aplicação; e

[0018] menos sensibilidade à temperatura do ambiente.

[0019] Adicionalmente, lâmpadas de descarga de barreira dielétrica (DBD) podem ser usadas. Essas lâmpadas podem fornecer uma luz UV muito potente em vários comprimentos de onda e em altas eficácias de potência elétrica-para-óptica.

[0020] As doses germicidas necessárias também podem ser facilmente alcançadas com LEDS de UV existentes de potência inferior e de baixo custo. Os LEDs podem, em geral, ser incluídos em embalagens relativamente menores e consumir menos potência do que outros tipos de fontes de luz. Os LEDs podem ser fabricados para emitir luz (UV) de vários comprimentos de onda desejados e seus parâmetros operacionais, mais notavelmente a potência de saída, podem ser controlados a um alto grau.

[0021] Em uma modalidade específica do aparelho de resfriamento, as fontes de luz são dispostas substancialmente perpendicular à orientação dos tubos. Consequentemente, é estabelecido que a luz anti-incrustação gerada pela lâmpada seja espalhada sobre vários canos. Por conseguinte, o risco de um único cano que está mais próximo à fonte de luz receber e absorver uma grande porcentagem da luz e de os outros canos permanecerem na sombra desse primeiro cano é evitado.

[0022] Em uma modalidade específica adicional do aparelho de resfriamento, as fontes de luz são dispostas paralelas umas às outras. Portanto, a distribuição similar de luz sobre todo o aparelho de resfriamento é alcançada e quaisquer pontos perdidos nos canos são evitados, aumentando, assim, a eficiência anti-incrustação.

[0023] Em uma modalidade específica adicional do aparelho de resfriamento, a fonte de luz se estende ao longo de toda a largura do aparelho de resfriamento. Portanto, o espalhamento da luz anti-incrustação emitida para todos os canos é assegurado.

[0024] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho de resfriamento compreende um feixe de tubos, sendo que os tubos têm um formato de U e ao menos uma fonte de luz é disposta no centro do lado interno da porção de tubo semicircular.

[0025] Em uma modalidade da presente invenção, ao menos uma fonte de luz é disposta para emitir luz em direção ao lado interno do feixe de tubos, e ao menos uma fonte de luz é disposta para emitir luz em direção ao lado externo do feixe de tubos. Essa configuração facilita a anti- incrustação de ambos os lados interno e externo dos tubos.

[0026] Em uma modalidade adicional da presente invenção, o feixe de tubos compreende camadas de tubo dispostas em paralelo ao longo de sua largura, de modo que cada camada de tubo compreende uma pluralidade de tubos em forma de grampo (hairpin) que tem duas porções de tubo retas e uma porção semicircular para formar um tubo em formato de U, e sendo que os tubos são dispostos com porções de tubo em formato de U dispostas concentricamente e porções de tubo retas dispostas em paralelo, de modo que as porções de tubo em formato de U mais internas têm um raio relativamente pequeno e as porções de tubo em formato de U mais externas têm um raio relativamente grande, sendo que as porções de tubo em formato de U intermediárias restantes têm um raio de curvatura progressivamente graduado disposto entre as mesmas.

[0027] Em um aspecto adicional da modalidade descrita acima, ao menos uma fonte de luz é disposta no centro do lado interno da porção de tubo semicircular mais interna. Consequentemente, a luz anti-incrustação é espalhada de modo mais eficiente pelo lado interno do fundo arredondado do U.

[0028] Em uma modalidade da presente invenção, o feixe de tubos se conforma a um formato de prisma retangular com um formato de meio cilindro conectado à porção de prisma retangular na extremidade de fundo, e ao menos uma das fontes de luz é disposta para ficar sobre ou em paralelo à linha de eixo geométrico do dito cilindro.

[0029] Em uma modalidade da presente invenção, o feixe de tubos se conforma a um formato cilíndrico alongado com um formato hemisférico conectado à porção cilíndrica na extremidade de fundo, e ao menos uma das fontes de luz é disposta para ficar sobre ou em paralelo à linha de eixo geométrico do dito cilindro.

[0030] Em uma modalidade da presente invenção, ao menos uma fonte de luz é disposta entre cada tubo. Em uma modalidade, o aparelho de resfriamento compreende uma pluralidade de lamelas transversais no feixe de tubos dispostas em relação longitudinalmente espaçada entre si e tendo as porções de tubo retas se estendendo através das mesmas, para manter, assim, os tubos em uma relação espaçada fixa entre si através de seus comprimentos. Além disso, presumindo que as lamelas estão em contato com os tubos, as lamelas podem contribuir para a transferência de calor a partir dos tubos, de modo que uma quantidade similar de transferência de calor pode ser alcançada com menos tubos, e, assim, a quantidade de sombra lançada por tubos dentre outros tubos é minimizada, aumentando, dessa forma, a eficiência anti-incrustação. As lamelas podem ser de qualquer formato adequado e podem ser conformadas como placas, por exemplo. É, além disso, possível para as lamelas serem dotadas de dois tipos de aberturas, a saber, um tipo de abertura para permitir que os tubos atravessem e outro tipo de abertura para concretizar que um fluxo de meio de resfriamento como água ao longo dos tubos é impedido apenas até um ponto mínimo pela presença das lamelas. De acordo com outra opção, as lamelas podem ser ocas de modo a terem a capacidade de se comunicar com os tubos e transportar o fluido a ser resfriado a fim de alcançar uma contribuição ainda maior das lamelas para a transferência de calor. De acordo com ainda outra opção, cada uma das lamelas pode ser formada como um todo integral com várias seções de porções de tubo que se estendem através das lamelas. Essa opção pode ser vantajosa em vista do processo de fabricação do aparelho de resfriamento, de acordo com essa opção, colocando as lamelas no lugar em relação aos tubos que requer nada mais do que empilhar as lamelas e interconectar as seções das porções de tubo.

[0031] Em uma modalidade, o aparelho de resfriamento compreende uma pluralidade de lamelas longitudinais no feixe de tubos que se estende entre duas porções de tubo ou entre uma porção de tubo e uma fonte de luz. Consequentemente, similar à modalidade acima, propriedades de transferência de calor e anti-incrustação melhoradas são alcançadas.

[0032] Em uma variação adicional da modalidade acima, a fonte de luz é posicionada no centro, os tubos são posicionados em uma configuração cilíndrica ao redor da fonte de luz e as lamelas se estendem a partir de cada porção de tubo reta em direção à fonte de luz central. Nessa modalidade, o aparelho de resfriamento é, na verdade, um trocador de calor de estilo circular, e a fonte de luz é disposta no centro do trocador de calor, de modo que ela fica em paralelo às porções de tubo retas.

[0033] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, as fontes de luz são dispostas para que exista ao menos uma fonte de luz entre cada tubo. Consequentemente, o risco de os tubos lançarem uma sombra uns sobre os outros é mitigado, e um nível desejado de anti-incrustação é alcançado.

[0034] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, os tubos e/ou as lamelas são ao menos parcialmente revestidos com um revestimento refletor de luz. Vantajosamente, o revestimento refletor de luz é adaptado para fazer com que a luz anti-incrustação reflita de forma difusa para que a luz seja distribuída de modo mais eficaz sobre os tubos.

[0035] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, a fonte de luz é colocada em uma luva para proteger a fonte de luz de efeitos externos.

[0036] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, o aparelho de resfriamento compreende uma placa de tubo sobre a qual os tubos são montados, e um coletor de fluido que compreende uma ponta de entrada e uma ponta de saída para a entrada e a saída do fluido para e a partir dos tubos, respectivamente, é conectado à placa de tubo. Em uma versão dessa modalidade, uma extremidade da luva é fixada ao coletor de fluido. Consequentemente, quando instalada em um local de uso final, a fonte de luz será acessível a partir do exterior bem como a partir da ponta de entrada e da ponta de saída, sem necessidade de desmontar o aparelho de resfriamento da posição instalada.

[0037] Em uma modalidade do aparelho de resfriamento, o aparelho de resfriamento é disposto para evitar sombras sobre substancialmente toda a porção submersa do exterior do tubo, de modo que essa porção seja protegida contra incrustação.

[0038] Em uma versão da modalidade mencionada acima, as sombras são evitadas posicionando-se a fonte de luz em relação aos tubos. As sombras podem ser evitadas posicionando-se a fonte de luz substancialmente perpendicular à orientação dos tubos e/ou, quando os tubos têm formato de U, pela fonte de luz ser disposta no centro do lado interno do fundo arredondado dos tubos. Alternativamente, sombras também podem ser evitadas reduzindo-se a atenuação da luz, por exemplo, por se aumentar a reflexão da luz.

[0039] Além disso, a invenção se refere a um aparelho de resfriamento, conforme mencionado acima, em uma situação anterior à instalação da ao menos uma fonte de luz, isto é, um aparelho de resfriamento que compreende um feixe de tubos para conter e transportar fluido em seu interior, estando o exterior dos tubos em funcionamento ao menos parcialmente submerso em água de modo a resfriar o tubo para, assim, resfriar também o fluido, uma placa de tubo sobre a qual os tubos são montados e à qual os tubos são conectados, um coletor de fluido que compreende uma ponta de entrada e uma ponta de saída para a entrada e a saída do fluido para e a partir dos tubos, respectivamente, sendo que o aparelho é adaptado para receber ao menos uma fonte de luz para produzir luz que retarda a incrustação lançando luz anti-incrustação sobre o exterior dos tubos, de preferência, em que a adaptação compreende uma luva para acomodar a fonte de luz, sendo que a luva é fixada ao coletor de fluido para permitir que a fonte de luz seja disposta ali para ser acessível a partir do exterior.

[0040] A invenção também fornece um navio que compreende um aparelho de resfriamento conforme descrito acima. Nessa modalidade, as superfícies internas da caixa na qual o aparelho de resfriamento é colocado podem ser ao menos parcialmente revestidas com um revestimento refletor de luz. De modo similar à modalidade acima, como um resultado dessa modalidade específica, a luz anti-incrustação pode ser produzida para ser refletida de modo difuso para que a luz seja distribuída de modo mais eficaz sobre os tubos. Além disso, nessa modalidade, a fonte de luz pode ser associada a uma superfície interna da caixa de qualquer modo adequado, particularmente, sendo parte de ou estando conectada ou fixada à superfície interna da caixa.

[0041] O termo “substancialmente” usado na presente invenção, como em “substancialmente paralelo” ou em “substancialmente perpendicular”, será entendido pelo versado na técnica. O termo “substancialmente” pode incluir também modalidades com “totalmente”, “completamente”, “todo” etc. Por esse motivo, em algumas modalidades, o advérbio “substancialmente” pode também ser removido. Onde for aplicável, o termo “substancialmente” pode se referir também a 90% ou mais, como 95% ou mais, especificamente, 99% ou mais, até mesmo especificamente, 99,5% ou mais, inclusive 100%. O termo “que compreende” inclui, também, modalidades em que o termo “que compreende” significa “consiste em”. O termo “que compreende” pode, em uma modalidade, referir-se a “que consiste em”, mas em uma outra modalidade pode se referir também a “que contém ao menos as espécies definidas e opcionalmente uma ou mais outras espécies”.

[0042] Deve-se entender que os termos assim usados são intercambiáveis sob circunstâncias adequadas, e que as modalidades da invenção descritas neste documento podem ser praticadas em outras sequências, diferentes das descritas ou ilustradas neste documento.

[0043] Deve-se observar que as modalidades mencionadas ilustram a invenção ao invés de limitá-la, e que os versados na técnica serão capazes de projetar muitas modalidades alternativas, sem se afastarem do escopo das reivindicações anexas. Nas reivindicações, quaisquer sinais de referência colocados entre parênteses não devem ser interpretados como limitadores da reivindicação. O artigo indefinido “um” ou “uma” que precede um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos. O simples fato de certas medidas serem mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser usada com vantagem.

[0044] A invenção se aplica, adicionalmente, a um dispositivo que compreende um ou mais dos recursos caracterizadores descritos na descrição e/ou mostrados nos desenhos anexos.

[0045] Os vários aspectos discutidos nesta patente podem ser combinados a fim de fornecer vantagens adicionais. Além disso, alguns dos recursos podem formar a base para uma ou mais aplicações divisionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0046] As modalidades da invenção serão, agora, descritas apenas a título de exemplo com referência aos desenhos esquemáticos anexos, sendo que os símbolos de referência correspondentes indicam partes correspondentes, nos quais:

[0047] A Figura 1 é uma representação esquemática de uma modalidade do

[0048] de outra modalidade

[0049] transversal vertical aparelho de resfriamento; A Figura 2 é uma representação do aparelho de resfriamento; A Figura 3 é uma vista esquemática de uma modalidade esquemática em seção do aparelho de resfriamento;

[0050] A Figura 4 é uma vista em seção transversal vertical esquemática de outra modalidade do aparelho de resfriamento;

[0051] A Figura 5 é uma vista em seção transversal horizontal esquemática de ainda outra modalidade do aparelho de resfriamento;

[0052] A Figura 6 é uma vista em seção transversal horizontal esquemática da modalidade do aparelho de resfriamento, conforme mostrado na Figura 2;

[0053] A Figura 7 é uma vista em seção transversal horizontal esquemática de uma modalidade alternativa do aparelho de resfriamento, conforme descrito no presente documento;

[0054] As Figuras 8 e 9 são representações esquemáticas de ainda outra modalidade alternativa do aparelho de resfriamento, conforme descrito no presente documento;

[0055] As Figuras 10 e 11 são representações esquemáticas de uma porção de uma modalidade adicional do aparelho de resfriamento, conforme descrito no presente documento; e

[0056] A Figura 12 é uma vista em seção transversal vertical esquemática da porção da modalidade do aparelho de resfriamento, conforme mostrado nas Figuras 10 e 11.

[0057] Os desenhos não estão necessariamente em escala.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0058] Embora a revelação tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição supracitada, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificadoras, e não restritivas; a revelação não se limita às modalidades reveladas. Observa-se, ainda, que os desenhos são esquemáticos, não necessariamente em escala, e que os detalhes que não são necessários para o entendimento da presente invenção podem ter sido omitidos. Os termos “interno”, “externo”, “ao longo de”, “longitudinal”, “fundo”, e similares, se referem às modalidades conforme orientadas nos desenhos, exceto quando especificado de outro modo. Adicionalmente, os elementos que são pelo menos substancialmente idênticos ou que realizam uma função pelo menos substancialmente idêntica são denotados pelo mesmo numeral.

[0059] A Figura 1 mostra, como uma modalidade básica, uma vista esquemática de um aparelho de resfriamento 1 para o resfriamento do motor de um navio, colocado em uma caixa definida pelo casco 3 do navio e por placas de partição 4, 5, de modo que aberturas de entrada e saída 6, 7 sejam fornecidas no casco 3 para que água do mar possa entrar livremente no volume da caixa, fluir sobre o aparelho de resfriamento 1 e sair por meio do fluxo natural, que compreende um feixe de tubos 8 por meio do qual um fluido a ser resfriado pode ser conduzido, ao menos uma fonte de luz 9 para gerar uma luz anti-incrustação disposta pelos tubos 8 para emitir a luz anti-incrustação nos tubos 8. O fluido quente entra nos tubos 8 a partir de cima, é conduzido por todo o caminho e sai novamente, agora resfriado, a partir do lado de topo. Enquanto isso, a água do mar entra na caixa a partir das aberturas de entrada 6, flui sobre os tubos 8 e recebe calor dos tubos 8 e, portanto, do fluido conduzido dentro deles. Quando se retira o calor dos tubos 8, a água do mar aquece e ascende. A água do mar sai, então, da caixa a partir das aberturas de saída 7 que estão localizadas em um ponto superior no casco 3. Durante esse processo de resfriamento, quaisquer bio-organismos existentes na água do mar tendem a se fixar aos tubos 8, que são quentes e fornecem um ambiente adequado para os organismos viverem, fenômeno conhecido como incrustação. Para evitar essa fixação, ao menos uma fonte de luz 9 é disposta pelos tubos 8. A fonte de luz 9 emite a luz anti-incrustação sobre a superfície externa dos tubos 8. Consequentemente, a formação de incrustação é evitada. Conforme ilustrado na Figura 1, uma ou mais lâmpadas tubulares podem ser usadas como uma fonte de luz 9 para atingir o objetivo da invenção.

[0060] Conforme mostrado na Figura 1, em uma modalidade da invenção, as fontes de luz 9 são dispostas substancialmente perpendicular à orientação dos tubos 8.

[0061] As Figuras 3 e 4 mostram modalidades alternativas do aparelho de resfriamento 1 em que ao menos uma fonte de luz 9 é interposta entre ao menos duas porções de tubo 18, 28, 38, 118, 228, 338 de modo que a luz da fonte de luz 9 seja lançada em direção a ambas as porções de tubo 18, 28, 38, 118, 228, 338. Adicionalmente, as fontes de luz 9 são dispostas paralelas entre si.

[0062] A Figura 3 mostra a modalidade em que as fontes de luz 9 são dispostas para emitir luz em direção ao lado interno do feixe de tubos, e ao menos uma fonte de luz 9 é disposta para emitir luz em direção ao lado externo do feixe de tubos.

[0063] Em uma modalidade, o aparelho de resfriamento compreende um feixe de tubos que compreende camadas de tubo dispostas em paralelo ao longo de sua largura. Cada camada de tubo compreende a pluralidade de tubos em forma de grampo 8 que compreende duas porções de tubo retas 18, 28 e uma porção de tubo semicircular 38. Os tubos 8 são dispostos com suas porções semicirculares 38 concentricamente dispostas e suas porções retas 18, 28 dispostas em paralelo, de modo que as porções de tubo semicirculares mais internas 38 têm um raio relativamente pequeno, e as porções de tubo semicirculares mais externas 38 têm um raio relativamente grande, em que as porções de tubo semicirculares intermediárias restantes 38 tendo um raio de curvatura progressivamente graduado dispostas entre si.

[0064] Em uma variação da modalidade acima, o feixe de tubos se conforma a um formato de prisma retangular, com um formato de meio cilindro conectado à porção de prisma retangular na extremidade de fundo, conforme mostrado na Figura 1.

[0065] Em uma modalidade, o aparelho de resfriamento 1 é dotado adicionalmente de ao menos uma lamela 16 que está ao menos parcialmente em contato com os tubos 8 para aumentar a transferência de calor. Em casos adequados, especialmente casos em que uma pluralidade de tubos 8 está presente em uma camada de tubo, é preferencial que a lamela 16 seja posicionada de modo a direcionar a luz a partir da fonte de luz 9 em direção aos lados das porções de tubo 18, 28, 38, 118, 228, 338, que, de outro modo, permanecem na sombra.

[0066] Em uma versão da modalidade acima, conforme mostrado na Figura 7, o aparelho de resfriamento 1 é dotado de uma pluralidade de lamelas verticais em formato de placa 16. As lamelas 16 são posicionadas de modo que múltiplos tubos 8 sejam dispostos entre duas lamelas 16 e a fonte de luz 9 seja posicionada em qualquer lado das lamelas 16 em uma direção perpendicular aos tubos 8 e às lamelas 16.

[0067] Em outra variação da modalidade acima, o feixe de tubos se conforma a um formato cilíndrico alongado com um formato hemisférico conectado à porção cilíndrica 38 na extremidade de fundo. Consequentemente, mais tubos 8 são fornecidos nas camadas centrais, e as camadas acima e abaixo das camadas centrais têm um número gradualmente decrescente de tubos 8, conforme mostrado na Figura 2. Consequentemente, as porções de tubo em formato de U mais externas 38 definem juntas um formato genericamente hemisférico.

[0068] Em uma modalidade, o feixe de tubos é dotado de uma pluralidade de lamelas transversais em formato de placa 16 dispostas em relação longitudinalmente espaçada entre si e que têm as porções de tubo retas 18, 28, 118, 228 se estendendo através das mesmas, conforme mostrado na Figura 2 e na Figura 6, para, assim, manter os tubos 8 em relação espaçada fixa entre si por todo os seus comprimentos. As lamelas 16 são dotadas de aberturas para que as porções de tubo retas 18, 28, 118, 228 passem através das mesmas.

[0069] Em uma modalidade, o aparelho de resfriamento 1, conforme mostrado na Figura 2, compreende uma placa de tubo 10 sobre a qual os tubos 8 são montados, e um coletor de fluido 11 é conectado à placa de tubo 10 compreendendo ao menos uma ponta de entrada 12 e uma ponta de saída 13 para a entrada e a saída do fluido para e a partir dos tubos 8, respectivamente. Nessa modalidade, o aparelho de resfriamento 1 compreende adicionalmente uma luva 14 dentro da qual a fonte de luz 9 é colocada para proteger a fonte de luz 9 de efeitos externos. Uma extremidade da luva 14 é fixada ao coletor de fluido 11 para fornecer facilidade de acesso para fins de manutenção. Em particular, quando instalada em um local de uso final, a fonte de luz 9 será acessível a partir do exterior e da ponta de entrada 12 e da ponta de saída 13, sem necessidade de desmontar o aparelho de resfriamento 1 da posição instalada.

[0070] As Figuras 8 e 9 se referem a uma modalidade do aparelho de resfriamento 1 em que uma fonte de luz centralmente posicionada 9 é usada, se estendendo em uma direção vertical a partir do coletor de fluido 11, dentro de uma luva protetora 14. Nessa modalidade, o aparelho de resfriamento 1 é também equipado com uma pluralidade de lamelas transversais em formato de placa 16 dispostas em relação longitudinalmente espaçada entre si e que têm as porções de tubo retas 18, 28 se estendendo através das mesmas. As lamelas 16 têm várias funções. Em primeiro lugar, as lamelas 16 servem para manter os tubos 8 em relação espaçada fixa entre si por todo os seus comprimentos. Para essa finalidade, as lamelas 16 são dotadas de aberturas para que as porções de tubo retas 18, 28 passem através das mesmas. Em segundo lugar, as lamelas 16 servem para melhorar a transferência de calor dos tubos 8 para a água do mar. Para essa finalidade, as lamelas 16 estão ao menos parcialmente em contato com os tubos 8. De preferência, ambos os tubos 8 e as lamelas 16 compreendem um material que tem condutividade térmica excelente. Em terceiro lugar, as lamelas 16 são posicionadas para direcionar a luz da fonte de luz 9 em direção às porções de tubo 18, 28, que é especialmente o caso quando as lamelas 16 estão ao menos parcialmente revestidas com um revestimento refletor de luz anti-incrustação. Os tubos 8 também podem ser ao menos parcialmente revestidos com esse revestimento.

[0071] Em comparação com as lamelas transversais 16, conforme mostrado na Figura 2, as lamelas transversais adjacentes 16 do aparelho de resfriamento 1, conforme mostrado nas Figuras 8 e 9, são dispostas em uma distância relativamente curta uma em relação à outra. Para que o fluxo da água do mar através do aparelho de resfriamento 1 não seja prejudicado demais, as lamelas 16 não são apenas dotadas de aberturas para permitir que os tubos 8 e a luva 14 que contêm a fonte de luz 9 passem através das mesmas, mas também são dotadas com aberturas 17 para permitir que a água do mar passe através das mesmas.

[0072] Na configuração do aparelho de resfriamento 1 conforme mostrado nas Figuras 8 e 9, os tubos 8, a fonte de luz 9 e as lamelas 16 são posicionadas uns em relação aos outros de modo a ter efeitos de sombra mínimos no aparelho de resfriamento 1, o que significa que a luz da fonte de luz 9 tem a capacidade de atingir quase toda superfície. A luz pode atingir as lamelas 16 sob um ângulo agudo, mas ainda é assegurado que uma parte da luz atinja os cantos externos das lamelas 16, isto é, a área das lamelas 16 próximas aos tubos 8. Por conseguinte, as lamelas 16 também são mantidas livres de bioincrustação sob a influência da fonte de luz 9.

[0073] A montagem da fonte de luz 9 e da luva protetora 14 se estende através do coletor de fluido 11. No exemplo mostrado, a luva protetora 14 tem uma periferia circular. Uma porção da luva protetora 14, conforme presente no coletor de fluido 11, pode ser incorporada a uma construção interna 111 do coletor de fluido 11 que serve para separar o fluido relativamente quente a ser fornecido aos tubos 8 a partir do fluido relativamente frio descarregado dos tubos 8. Em particular, essa construção 111 pode ter uma porção em formato de cilindro 112 para constituir a porção da luva protetora 14, como pode ser visto na Figura 8 onde o coletor de fluido 11 é mostrado com um lado aberto para fins de ilustração. Quando for necessário remover a fonte de luz 9 do aparelho de resfriamento 1, é possível fazer isso removendo uma tampa central 20 do coletor de fluido 11 e, então, retirando a fonte de luz 9 em uma direção vertical para cima, sendo que não há necessidade de desmontar ainda mais o aparelho de resfriamento 1, o que é uma vantagem importante da disposição da luva 14 para acomodar a fonte de luz 9 de acordo com a qual a luva 14 é verticalmente orientada enquanto se estende tanto através do coletor de fluido 11 quanto entre os vários tubos 8. Além disso, colocar a fonte de luz 9 de volta no lugar após ela ter sido removida é um processo que pode ser facilmente realizado. Dentro da estrutura da invenção, também é possível para a luva 14 ser disposta de modo removível no aparelho de resfriamento 1. Nesse caso, é vantajoso se a porção em formato de cilindro 112 da construção interna 111 do coletor de fluido 11 for disposta de modo a abranger a porção da luva 14 como presente dentro do coletor de fluido 11.

[0074] Nota-se que as lamelas 16 podem ter aberturas para permitir que os tubos 8 passem através das mesmas, conforme acima mencionado, mas como uma alternativa, é possível que as lamelas 16 sejam formadas como um todo integral com seções das porções de tubo retas 18, 28 que se estendem através das lamelas 16, sendo tal todo doravante no presente documento chamado de elemento de lamela. Nesse caso, durante a montagem do aparelho de resfriamento 1, os tubos 8 são concretizados conectando-se vários elementos de lamela a uma porção dos tubos 8 que se estende a partir do coletor de fluido 11, sendo que um primeiro elemento de lamela é fixado à porção dos tubos 8 conforme mencionado, um segundo elemento de lamela é fixado ao primeiro elemento de lamela, um terceiro elemento de lamela é fixado ao segundo elemento de lamela, etc. Uma porção em formato de U 38 dos tubos 8 é fixada ao último elemento de lamela da assim obtida pilha de elementos de lamela a fim de completar os tubos 8. Por conseguinte, quando os elementos de lamela, conforme mencionado, são aplicados, uma aparência segmentada dos tubos 8 é obtida. A aplicação dos elementos de lamela pode contribuir para facilitar o processo de fabricação do aparelho de resfriamento 1.

[0075] As Figuras 10, 11 e 12 servem para ilustrar o fato de que, como uma alternativa, lamelas ocas 16 podem ser usadas no aparelho de resfriamento 1. Nesse caso, o espaço interior 116 das lamelas ocas 16 está em comunicação direta com os tubos 8. Portanto, durante o funcionamento do aparelho de resfriamento 1, o fluido a ser resfriado não é apenas transportado através dos tubos 8, mas também através das lamelas 16. Desta forma, uma transferência de calor muito eficaz para a água do mar é obtida, o que possibilita um design do aparelho de resfriamento 1 com um número reduzido de tubos 8, por exemplo, o que pode ser benéfico para o efeito anti-incrustação da fonte de luz 9 devido ao fato de que menos obstáculos estão presentes na trajetória seguida pela luz que brilha a partir da fonte de luz 9 durante a operação da mesma. Para fins de completeza, nota-se que as lamelas ocas 16 são dotadas de uma abertura central 117 para permitir que a montagem da fonte de luz 9 e da luva 14 passe através das mesmas.

[0076] A Figura 10 mostra uma vista em perspectiva de várias lamelas ocas 16, porções de tubos 8, como presentes na área do aparelho de resfriamento 1 onde as lamelas 16 estão localizadas, e uma porção do conjunto da fonte de luz 9 e da luva 14. A Figura 11 mostra uma vista similar, com uma seção em um lado para ilustrar o fato de que o espaço interior 116 das lamelas 16 é aberto para os tubos 8. Além disso, as linhas estruturais que estão escondidas da vista na representação da Figura 10 são indicadas por meio de linhas pontilhadas na representação da Figura 11. A Figura 12 mostra uma vista em corte das lamelas 16 e, além disso, mostra as porções de tubos 8 e a porção do conjunto da fonte de luz 9 e da luva 14, conforme mostrado nas Figuras 10 e 11. É prático que as lamelas ocas 16 sejam formadas como um todo integral com seções das porções de tubo retas 18, 28 que se estendem através das lamelas 16, de modo que uma porção do aparelho de resfriamento 1 que tem as lamelas 16 pode ser montada empilhando-se elementos de lamela 115 que compreendem uma combinação de uma lamela 16 e seções das porções de tubo retas 18, 28 e interconectando-se aqueles elementos de lamela 115.

[0077] A Figura 5 mostra outra modalidade do aparelho de resfriamento 1. Nessa modalidade, o aparelho de resfriamento 1 compreende lamelas longitudinais 16 que se estendem entre duas porções de tubo 18, 28, 118, 228 ou entre uma porção de tubo 18, 28, 118, 228 e uma fonte de luz 9 de modo a aperfeiçoar a transferência de calor e/ou o efeito anti-incrustação da fonte de luz 9.

[0078] Em uma versão preferencial dessa modalidade, a fonte de luz 9 é posicionada no centro, os tubos 8 são posicionados em uma configuração cilíndrica ao redor da fonte de luz 9 e as lamelas 16 se estendem a partir de cada porção de tubo 18, 28, 118, 228 em direção à fonte de luz central 9, conforme mostrado na Figura 5.

[0079] Os elementos e aspectos discutidos para ou em relação a uma modalidade específica podem ser adequadamente combinados com elementos e aspectos de outras modalidades, exceto quando explicitamente indicado em contrário. A invenção foi descrita com referência às modalidades preferenciais. Modificações e alterações podem ocorrer a outros após a leitura e o entendimento da descrição detalhada acima. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas essas modificações e alterações, desde que elas se enquadrem no escopo das reivindicações anexas ou de seus equivalentes. Uma vez que a incrustação também pode ocorrer em rios ou lagos ou em qualquer outra área em que o aparelho de resfriamento fica em contato com a água, a invenção é genericamente aplicável ao resfriamento por meio de água.

Claims

1. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), para resfriar um fluido por meio de água de superfície, sendo o aparelho de resfriamento caracterizado por compreender: - ao menos um tubo (8) para conter e transportar o fluido em seu interior, estando o exterior do tubo (8) em funcionamento ao menos parcialmente submerso na água de superfície a fim de resfriar o tubo (8) para assim também resfriar o fluido, - ao menos uma fonte de luz (9) para produzir luz que retarda a incrustação, sendo que - a ao menos uma fonte de luz (9) é dimensionada e posicionada em relação ao tubo (8) de modo a lançar luz anti- incrustação sobre o exterior dos tubos (8).

2. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por menos uma fonte de luz (9) ser interposta entre ao menos duas porções de tubo (18, 28, 38, 118, 228, 338) para que a luz da fonte de luz (9) seja lançada em direção a ambas as porções de tubo (18, 28, 38, 118, 228, 338).

3. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela fonte de luz (9) ser uma lâmpada tubular.

4. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por menos uma fonte de luz (9) ser disposta substancialmente perpendicular à orientação dos tubos (8).

5. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelas fontes de luz (9) serem dispostas substancialmente paralelas entre si.

6. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender um feixe de tubos em que ao menos uma fonte de luz (9) é disposta para emitir luz em direção ao lado interno do feixe de tubos, e ao menos uma fonte de luz (9) é disposta para emitir luz em direção ao lado externo do feixe de tubos.

7. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelos tubos (8) terem um formato de U e ao menos uma fonte de luz (119) ser disposta no centro do lado interno da porção de tubo semicircular (38).

8. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizado por um feixe de tubos compreender camadas de tubo dispostas em paralelo ao longo de sua largura, de modo que cada camada de tubo compreende uma pluralidade de tubos em forma de grampo (8) tendo duas porções de tubo retas (18, 28) e uma porção semicircular (38) para formar um tubo em formato de U (8), e sendo que os tubos (8) são dispostos com porções de tubo em formato de U (38) concentricamente dispostas e porções de tubo retas (18, 28) dispostas em paralelo, de modo que as porções de tubo em formato de U mais internas (38) têm um raio relativamente pequeno e as porções de tubo em formato de U mais externas (38) têm um raio relativamente grande, com as porções de tubo em formato de U intermediárias restantes (38) tendo um raio de curvatura progressivamente graduado disposto entre as mesmas, em que ao menos uma fonte de luz (119) é disposta no centro do lado interno da porção de tubo semicircular mais interna (38).

9. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo feixe de tubos se conformar a um formato de prisma retangular com um formato de meio cilindro conectado à porção de prisma retangular na extremidade de fundo e ao menos uma das fontes de luz (9) ser disposta para ficar sobre ou em paralelo à linha de eixo geométrico do dito cilindro.

10. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo feixe de tubos se conformar a um formato cilíndrico alongado com um formato hemisférico conectado à porção cilíndrica na extremidade de fundo e ao menos uma das fontes de luz (9) ser disposta para ficar sobre ou em paralelo à linha de eixo geométrico do dito cilindro.

11. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender ao menos uma lamela (16) que está ao menos parcialmente em contato com os tubos (8), sendo que, opcionalmente, a lamela (16) é oca, sendo que o espaço interior (116) da lamela (16) está em comunicação direta com os tubos (8), e sendo que, opcionalmente, a lamela (16) é formada como um todo integral com várias seções de porções de tubo (18, 28, 118, 228).

12. APARELHO DE RESFRIAMENTO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelos tubos (8) e/ou as lamelas (16) serem revestidos ao menos parcialmente com um revestimento refletor de luz anti- incrustação.

13. APARELHO DE RESFRIAMENTO, caracterizado por compreender: - um feixe de tubos (8) para conter e transportar fluido em seu interior, estando o exterior dos tubos (8) em funcionamento ao menos parcialmente submerso em água a fim de resfriar o tubo (8) para assim também resfriar o fluido, - uma placa de tubo (10) sobre a qual os tubos (8) são montados e à qual os tubos (8) são conectados, - um coletor de fluido (11) que compreende uma ponta de entrada (12) e uma ponta de saída (13) para a entrada e a saída do fluido para e a partir dos tubos (8), respectivamente, sendo que o aparelho é adaptado para receber ao menos uma fonte de luz (9) para produzir luz que retarda a incrustação por lançar luz anti-incrustação sobre o exterior dos tubos (8), de preferência a adaptação compreendendo uma luva (14) para acomodar a fonte de luz (9), sendo que a luva (14) é fixada ao coletor de fluido (11) para possibilitar que a fonte de luz (9) seja ali disposta para ser acessível a partir do exterior.

14. NAVIO, caracterizado por compreender um aparelho de resfriamento (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, para o resfriamento do maquinário do navio.

15. NAVIO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo aparelho de resfriamento (1) ser colocado em uma caixa, definida pelo casco (3) do navio e por placas de partição (4, 5) de modo que aberturas de entrada e saída (6, 7) sejam fornecidas no casco (3) para que a água do mar possa entrar livremente no volume da caixa, fluir ao longo do aparelho de resfriamento (1) e sair por meio do fluxo natural, e em que as superfícies internas da caixa nas quais o aparelho de resfriamento (1) é colocado são ao menos parcialmente revestidas com um revestimento refletor de luz anti- incrustação.

16. NAVIO, caracterizado por compreender um aparelho de resfriamento (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, em que o aparelho de resfriamento (1) é colocado em uma caixa definida pelo casco (3) do navio e por placas de partição (4, 5) de modo que aberturas de entrada e saída (6, 7) sejam fornecidas no casco (3) para que a água do mar possa entrar no volume de caixa, fluir ao longo do aparelho de resfriamento (1) e sair da caixa, e em que a fonte de luz (9) faz parte de ou é conectada ou fixada a uma superfície interna da caixa.