BR112020008036A2

BR112020008036A2 - sistema de limpeza por meio de névoa artificial

Info

Publication number: BR112020008036A2
Application number: BR112020008036-5A
Authority: BR
Inventors: José Luis Pérez Díaz
Original assignee: Universidad De Alcalá
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-10-27
Also published as: CL2020001086A1; WO2019081443A2; AU2018356486A1; EP3700657A2; US11602573B2; CO2020004952A2; WO2019081443A3; CA3080630A1; IL274093A; ES2711461A1; JP2021502248A; US20190117808A1

Abstract

  SISTEMA DE LIMPEZA POR MEIO DE NÉVOA ARTIFICIAL. A presente invenção se refere a um sistema e o método de aplicação do mesmo para lavagem e descontaminação compreendendo meios de nebulização (8) de uma mistura de pelo menos um primeiro gás e pelo menos um primeiro líquido, e meios de pressurização (1) do dito primeiro gás, em que os ditos meios de pressurização (1) estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), a primeira válvula de regulação de pressão (3) estando em comunicação de fluido com um primeiro tanque pressurizado (5) através de primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás, o primeiro tanque pressurizado (5) sendo configurado para conter o primeiro líquido, e compreendendo primeiros meios de saída (30) do dito primeiro líquido para os meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), a uma primeira pressão que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) está em comunicação de fluido com os ditos meios de nebulização (8) e é configurado para pressurizar o gás a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.

Description

“SISTEMA DE LIMPEZA POR MEIO DE NÉVOA ARTIFICIAL” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção é abrangida pelo campo de limpeza e descontaminação de ar, ou outros gases ou misturas de gás, de contaminantes como poluentes químicos, biológicos, radiológicos ou nucleares. A mesma também pode ser aplicada à descontaminação de superfícies ou outros objetos.

ESTADO DA TÉCNICA

[0002] A contaminação consistindo em partículas pequenas que flutuam na atmosfera é altamente prejudicial à saúde da população. Em particular, a presença de partículas tendo um diâmetro menor que 10 mícrons é fortemente relacionada a doenças respiratórias. Os sistemas de aquecimento e motores a diesel produzem partículas desse tamanho; (consultar, por exemplo, Michael Allaby, “Fog, smog and Poisoned Rain”, Facts on File Inc., Nova York, 2003). O pólen e outros alergênicos também são classificados nessa faixa. Ademais, o uso aumentado de nanopartículas é uma causa para preocupação, visto que não há solução eficaz para a filtração ou eliminação das mesmas.

[0003] Sabe-se que mecanismos naturais para remover partículas da atmosfera são deposição seca ou sedimentação e varredura. A primeira destas é causada pela gravidade simplesmente conduzindo partículas sólidas em direção ao solo, enquanto o último mecanismo ocorre quando as partículas atuam como núcleos de condensação que geram gotículas de água, que, eventualmente também caem para o solo. Essas gotas de chuva lavam outras partículas e gotículas à medida em que caem.

[0004] Entretanto, esses mecanismos naturais que dependem de condições climáticas muito particulares são, frequentemente, muito lentos para solucionar o problema diário em cidades modernas, devido à alta taxa de produção de partícula. Assim, há uma necessidade no estado da técnica para buscar sistemas para limpeza e descontaminação do ar ou de superfícies.

[0005] O pedido de patente EP17382293.3, depositado em 22 de maio de 2017, descreve um método para limpeza e descontaminação do ar com base em névoa de aspersão com dispositivos como aqueles descritos no pedido EP17382233.9 datado de 28 de abril de 2017. O dito dispositivo produz um jato de névoa do suprimento de um líquido, preferencialmente água ou uma solução aquosa e ar, ambos acima da pressão atmosférica. Adicionalmente, o mesmo tem uma entrada de um terceiro componente, preferencialmente líquido, também sob pressão, para a dispersão simultânea do mesmo para favorecer a solubilidade e/ou a decomposição dos poluentes. Os exemplos não exclusivos do terceiro componente são peróxido de hidrogênio para desinfecção biológica ou micropartículas de TiO2 nanoestruturadas para catálise e/ou adsorção de agentes químicos. A vantagem do uso de névoas constituídos por gotículas de dimensão micrométrica como descrito no documento EP17382293.3 é proveniente da maior eficácia destas gotículas na captura de partículas poluentes em relação a gotículas de outro tamanho ao caírem devido à gravidade, além do fato de que tanto a quantidade de líquido usada quanto a quantidade de refugo gerada, são minimizadas.

[0006] Embora esse sistema forneça resultados satisfatórios, ainda é necessário fornecer sistemas de limpeza e descontaminação alternativos ou aprimorados, fazendo um uso mais eficaz dos recursos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0007] A Figura 1 é uma representação esquemática do efeito Venturi.

[0008] A Figura 2 descreve um sistema de acordo com a presente invenção.

[0009] A Figura 3 descreve um sistema, de acordo com a presente invenção, de acordo com uma das modalidades da mesma, incluindo meios de acúmulo de gás (2) para o primeiro gás.

[0010] A Figura 4 descreve um sistema, de acordo com a presente invenção, de acordo com uma das modalidades da mesma incluindo o uso de um segundo líquido.

[0011] A Figura 5 descreve um sistema, de acordo com a presente invenção, de acordo com uma das modalidades da mesma, incluindo vários sistemas opcionais.

[0012] A Figura 6 é uma vista detalhada do primeiro tanque pressurizado (5) de acordo com uma das modalidades da invenção.

[0013] A Figura 7 é uma representação esquemática do bocal inserido em um ducto intensificando, assim, o efeito Venturi.

[0014] A Figura 8 é uma representação esquemática do sistema da invenção com alojamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0015] Portanto, o inventor do presente pedido trabalha na descontaminação de ar e outros gases por meio do uso de nebulizadores. Para este fim, a névoa é criada por meio de misturas de líquidos e gases que são expelidos a altas pressões, criando, assim, névoa com gotículas de tamanho aproximadamente micrométrico. Na pesquisa por mais sistemas, e mais eficazes, o pesquisador constatou que não é apenas importante fornecer gotículas de tamanho adequado e, portanto, uma pressão total em que a mistura apropriada é expelida, mas, também é essencial que a pressão relativa entre os componentes gasosos e líquidos seja mantida estável durante o tempo de operação do sistema. O pesquisador constatou que pequenas variações nas pressões relativas dos diferentes componentes podem afetar significativamente a distribuição de tal tamanho e a quantidade de gotículas geradas, e ainda, fundamentalmente, a velocidade do jato, que produz alterações na eficácia de limpeza e descontaminação. O pesquisador constatou que manter a estabilidade nas pressões e, além disso, a estabilidade na relação entre as pressões dos componentes líquidos e gasosos é essencial.

[0016] Portanto, um primeiro aspecto da invenção (consultar a Figura 2) é um sistema de lavagem e descontaminação compreendendo meios de nebulização (8) de uma mistura de pelo menos um primeiro gás e pelo menos um primeiro líquido, e meios de pressurização (1) do dito primeiro gás, em que os ditos meios de pressurização (1) estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4),

[0017] a primeira válvula de regulação de pressão (3) estando em comunicação de fluido com um primeiro tanque pressurizado (5) através dos primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás, o primeiro tanque pressurizado (5)

sendo configurado para conter o primeiro líquido, e compreendendo primeiros meios de saída (30) do dito primeiro líquido para os meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), em uma primeira pressão que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) está em comunicação de fluido com os ditos meios de nebulização (8), e é configurada para pressurizar o gás a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.

[0018] Dessa forma, o mesmo gás (ou mistura de gases), preferencialmente o ar, serve, por um lado, para alimentar diretamente os meios de nebulização (8) e, ao mesmo tempo, o primeiro líquido (ou outros líquidos), a pressão sendo controlada independentemente em cada caso.

[0019] Um segundo aspecto da invenção é, portanto, um método para lavagem e descontaminação que compreende pressurizar um primeiro gás através de meios de pressurização (1), que estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), de modo que a primeira válvula de regulação de pressão (3) regula a pressão do primeiro gás em um primeiro tanque pressurizado (5) configurado para conter um primeiro líquido e compreendendo primeiros meios de saída (30) e primeiros meios de entrada (31), de modo que o dito primeiro líquido está, por sua vez, em comunicação de fluido com meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), o primeiro líquido estando a uma primeira pressão, que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4)

regula a pressão em que o primeiro gás é alimentado aos ditos meios de nebulização (8), o dito primeiro gás estando a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.

[0020] Dessa forma, a regulação da primeira pressão e da segunda pressão pode ser executada independentemente pela primeira válvula de regulação de pressão (3) e pela segunda válvula de regulação de pressão (4), respectivamente. A pressão em que o primeiro líquido e o primeiro gás são alimentados aos meios de nebulização (8) pode ser controlada precisa e independentemente, e os mesmos permanecem constantes durante a operação do sistema.

[0021] O sistema e o método da invenção possibilitam que a eficácia da descontaminação seja aprimorada mantendo constante a pressão relativa dos componentes da mistura propelida pelo bocal, visto que o uso da primeira válvula de regulação de pressão (3) e da segunda válvula de regulação de pressão (4) possibilita o ajuste de pressões diferentes para cada componente da mistura de nebulizador.

[0022] Sem servir como uma limitação à invenção, os autores acreditam que propelir névoa sob pressão através de um bocal produz um efeito benéfico que multiplica a eficácia das gotículas micrométricas em sua função de limpeza através de colisão e captura de partículas poluentes pela formação de um cone que interage com o ar circundante, sugando o mesmo através do efeito da velocidade (também chamado de efeito Venturi) enquanto, ao mesmo tempo, produz um gradiente de alta velocidade nas bordas e, assim, facilita a colisão de gotículas de névoa com as partículas que são limpas do ar. Os autores acreditam que o jato também gera turbulências e instabilidades dinâmicas de fluido como instabilidade de

Kelvin-Helmholtz. Ambos os efeitos da borda de jato aumentam o corte transversal eficaz das gotículas de líquido em sua ação de colisão, assim como a taxa de colisão, tornando a ação de limpeza da borda de jato ainda maior que aquela da deposição de névoa devido à gravidade. Portanto, a importância de manter estável a pressão relativa dos vários componentes da mistura tem sido surpreendente, especialmente em comparação com um sistema que usa bomba para alimentar alguns dos componentes da mistura. Portanto, o sistema da invenção também reduz o número de elementos mecânicos ou de propulsão para um ou uma pluralidade de compressores de gás, sem a necessidade de bombas.

[0023] É preferencial que a névoa produzida forme um jato em espiral que interage com o ar que circunda o mesmo. Essas partículas no ar são, então, sugadas pelo cone de névoa fornecendo um grande gradiente de velocidade. À medida em que o cone de névoa é ampliado, as gotículas de microdimensão do primeiro líquido (por exemplo, água) colidem e se agregam com partículas de entrada com o ar. Se o tamanho das gotículas do primeiro líquido, que estão presentes na névoa for ligeiramente maior que a microdimensão (por exemplo, entre 2,5 µm e 20 µm), então, tanto as gotículas do primeiro líquido quanto as partículas transportadas pelo ar podem colidir e se agregar de modo eficaz, devido ao turbilhão criado da mistura de névoa e ar sujo.

[0024] O sistema da invenção possibilita a estabilidade do suprimento dos gases e líquidos usados para gerar a névoa. Além disso, o mesmo permite que pressões diferentes para cada componente sejam independentemente selecionadas, sendo, assim, capaz de adaptar o tamanho das gotículas na névoa e a quantidade das mesmas. Isso proporciona, ao sistema da invenção, uma flexibilidade enorme para adaptar as características da névoa gerada para poluentes e situações diferentes. O mesmo também permite o armazenamento de líquidos ou componentes para gerar névoa, de modo que seja mais fácil controlar ou prevenir a difusão de legionelose ou outros microrganismos. Outra vantagem da invenção é que a mesma possibilita que um conjunto portátil seja criado e é capaz de ser disposta em veículos que podem ser movidos para o sítio da contaminação. A mesma também oferece uma maior confiabilidade evitando o uso de um elemento mecânico propenso a falhas, como um sistema de bombeamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0025] A presente invenção considera que o termo “líquido” abrange líquidos cujos componentes são completamente dissolvidos, mas também, líquidos com solutos apenas parcialmente dissolvidos, assim como suspensões.

[0026] Por motivos de economia, em todas as modalidades da presente invenção, é preferencial que o gás comprimido seja ar.

[0027] As notações “primeiro”, “segundo”, terceiro”, “quarto”, “quinto”, etc. são usadas ao longo deste documento para fazer referência a alguns dos elementos da invenção. Por exemplo, é feita referência a uma “primeira válvula”, uma “segunda válvula”, etc. Essa notação não implica em qualquer ordem ou prevalência e é usada exclusivamente para identificar inequivocamente um elemento e, portanto, distinguir o mesmo de outros elementos similares. Essa notação, como descrito abaixo nas modalidades e exemplos diferentes, possibilita que haja combinações diferentes de elementos similares, independentemente da nomenclatura usada. Por exemplo, uma modalidade pode incluir uma primeira válvula e uma terceira válvula sem a necessidade de ter uma segunda válvula na dita modalidade.

[0028] A presente invenção é descrita abaixo fazendo referência às Figuras da invenção por meio de exemplos de modalidades não limitantes específicas.

[0029] De acordo com uma modalidade (consultar a Figura 3), o sistema da invenção compreende um ou uma pluralidade de compressores (1) que suprem um primeiro gás comprimido, preferencialmente ar comprimido, aos meios de acúmulo de gás (2), que, por sua vez, suprem o gás comprimido de uma maneira estável a uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e a uma segunda válvula de regulação de pressão (4). A dita primeira válvula de regulação de pressão (3) supre o gás comprimido a um primeiro tanque pressurizado (5), preferencialmente através da parte superior do mesmo. O líquido pressurizado é expelido do primeiro tanque pressurizado (5) em direção aos meios de nebulização (8) através da primeira válvula (6). A segunda válvula de regulação de pressão (4), de acordo com a presente invenção, está em comunicação de fluido com os ditos meios de nebulização (8), preferencialmente através de uma terceira válvula localizada em série com a dita segunda válvula de regulação de pressão (4), e é configurada para pressurizar o gás a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica. Uma segunda válvula (13) está localizada entre a primeira válvula de regulação de pressão (3) e o primeiro tanque pressurizado (5), o que possibilita que a passagem do primeiro gás, assim como os primeiros meios de não retorno

(14), seja aberta e fechada. Portanto, fechar a primeira válvula (6) e a segunda válvula (13) possibilita isolar o primeiro tanque pressurizado durante a alimentação do primeiro líquido. De modo similar, uma terceira válvula (7) está localizada entre a segunda válvula de regulação de pressão (4) e os meios de nebulização (8), o que possibilita que a passagem do primeiro gás, assim como segundos meios de não retorno (15), seja aberta e fechada.

[0030] Os meios de compressão (1) podem abranger um ou mais compressores de acordo com qualquer uma das modalidades da invenção. Esse é um projeto característico que a pessoa versada na técnica pode ajustar de acordo com as características dos compressores disponíveis e as necessidades do sistema (potência, tamanho, etc.).

[0031] O primeiro tanque pressurizado (5) é preferencialmente caracterizado para ter meios de alimentação do primeiro líquido, de modo que o ar suprido pela primeira válvula de regulação de pressão (3) entre através da parte superior do dito tanque e impulsione o primeiro líquido, fazendo com que o mesmo flua em direção aos meios de nebulização (8). Portanto, é preferencial que, em qualquer uma das modalidades da presente invenção, os primeiros meios de entrada (31) do primeiro gás sejam localizados no primeiro tanque pressurizado (5) a uma altura que é superior aos primeiros meios de saída (30).

[0032] Os ditos meios de nebulização são preferencialmente do tipo descrito no pedido europeu EP17382233.9, cujo conteúdo é incluído em sua totalidade como uma referência. Portanto, preferencialmente, o dito bocal combina duas ou mais substâncias introduzidas através de pelo menos uma primeira entrada e uma segunda entrada e asperge as gotículas atomizadas resultantes através de uma saída, capaz de otimizar a taxa de fluxo e o tamanho das gotículas através de um projeto modular com base em módulos em formato de disco passíveis de troca. Quando são empilhados em um invólucro cilíndrico oco constituído por um primeiro invólucro e um segundo invólucro, a pluralidade de módulos constitui uma primeira câmara de mistura e uma segunda câmara de mistura conectadas através de um módulo em espiral. Ademais, quando o dito empilhamento ocorre, a primeira entrada é conectada à primeira câmara de mistura, a saída é conectada à segunda câmara de mistura e a segunda saída pode ser conectada à primeira câmara de mistura ou à segunda câmara de mistura, dependendo da configuração selecionada pelo usuário.

[0033] Com referência à Figura 6, é preferencial que os meios de alimentação compreendam uma primeira válvula de alimentação (9) e uma primeira válvula de evacuação (12). Preferencialmente, a dita primeira válvula de alimentação (9) é conectada à parte inferior do primeiro tanque pressurizado. Essa configuração torna possível preencher o primeiro tanque pressurizado (5) através da abertura do suprimento do primeiro líquido, por exemplo, usando uma bomba (10) a partir de um tanque do primeiro líquido (11) ou, alternativamente, a partir de uma linha de suprimento do primeiro líquido, como, por exemplo, uma mangueira de água potável a partir de uma rede de água sanitária (não mostrado na figura). Abrir a válvula de evacuação (12), preferencialmente conectada à parte superior do primeiro tanque pressurizado (5), permite a saída do gás durante o preenchimento, relaxando, assim, a pressão necessária para o suprimento do primeiro líquido. Em uma modalidade vantajosa, o sistema é dotado de uma segunda válvula (13) localizada entre a primeira válvula de regulação de pressão (3) e o primeiro tanque pressurizado (5). Fechar essa segunda válvula (13) permite que o primeiro tanque pressurizado (5) seja tornado independente durante o processo de preenchimento. Uma vez que o preenchimento é concluído, a primeira válvula de alimentação (9) e a primeira válvula de evacuação (12) são fechadas, enquanto a segunda válvula (13) é aberta, pressurizando, assim, o primeiro tanque pressurizado (5) e deixando o mesmo pronto para a atuação através da abertura da primeira válvula (6).

[0034] Preferencialmente, qualquer uma das modalidades da invenção compreende primeiros meios de não retorno (14) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3), preferencialmente na saída da segunda válvula (13), e/ou segundos meios de não retorno (15) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4), preferencialmente na saída da terceira válvula (7). Esses dispositivos de não retorno impedem que o refluxo ocorra a todo momento, isso sendo especialmente importante durante a conexão e desconexão do sistema, quando pode haver pressão de líquido, mas não pressão de ar.

[0035] Preferencialmente, o sistema também pode ser dotado de elementos que facilitam a atuação e o controle do mesmo. Portanto, por exemplo, o sistema da invenção pode compreender primeiros meios de atuação remotos (18) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3), e/ou segundos meios de atuação remotos (16) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4), essa atuação sendo, por exemplo, mas não exclusivamente, elétrica. Ademais, o sistema da invenção pode compreender primeiros meios para medir a taxa de fluxo (19), em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3), e segundos meios para medir a taxa de fluxo (17), em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4). Dessa forma, mantendo a primeira válvula (6) e/ou a terceira válvula (7) aberta, o sistema será ativado ao abrir os primeiros meios de atuação remotos (18) e os segundos meios de atuação remotos (16). Os primeiros meios de atuação remotos (18) e os segundos meios de atuação remotos (16) podem ser unidades individuais, por exemplo, válvulas selenoides, ou os mesmos podem ser integrados com a primeira válvula de regulação de pressão (3) e a segunda válvula de regulação de pressão (4), respectivamente.

[0036] O sistema da invenção, portanto, pode fornecer pelo menos um gás e pelo menos um líquido aos meios de nebulização (8). A título de exemplo, um sistema de acordo com a presente invenção é descrito abaixo, em que a mistura de nebulização também inclui um segundo líquido (consultar a Figura 4). De acordo com esta modalidade, o sistema inclui uma terceira válvula de regulação de pressão (23) em comunicação de fluido com a segunda válvula de regulação de pressão (4). A terceira válvula de regulação de pressão (23) está em comunicação de fluido com um segundo tanque pressurizado (20) através dos segundos meios de entrada (33) do dito primeiro gás, o segundo tanque pressurizado (20) sendo configurado para conter um segundo líquido e compreendendo segundos meios de saída (34) do segundo líquido em direção aos meios de nebulização (8), através de uma quarta válvula (21), a uma terceira pressão que é superior à pressão atmosférica. Nessa configuração, o sistema pode compreender uma quinta válvula (24) que possibilita que o fluxo do primeiro gás em direção aos meios de nebulização (8) seja seletivamente interrompido. Alternativamente, o segundo tanque pressurizado (20) pode ter meios de preenchimento que possibilitam que o mesmo seja preenchido com o segundo líquido, que pode ser uma suspensão. O dito segundo tanque pressurizado (20) pode compreender segundos meios de alimentação do segundo líquido, que fornecem o segundo líquido, enquanto a terceira válvula de regulação de pressão (23) interrompe a passagem do gás pressurizado quando está fechada.

[0037] Visto que, ocasionalmente, o segundo líquido deve ser aplicado apenas por um curto tempo e em quantidades relativamente pequenas, por exemplo, se o mesmo contém substâncias que têm propriedades catalíticas, o segundo tanque pressurizado (20) pode ser suficientemente pequeno, de modo que, juntamente com os meios de nebulização (8) e as válvulas (21), (23) e (24), os mesmos possam constituir um conjunto capaz de ser transportado por um homem ou um guindaste, desde que os canos suprindo o segundo líquido e o gás comprimido sejam flexíveis. A dita configuração pode, até mesmo, compreender a primeira válvula (6), desde que os meios para suprir o primeiro líquido a partir do primeiro tanque pressurizado (5) sejam flexíveis.

[0038] Outra modalidade da presente invenção é descrita com referência à Figura 5. De acordo com esta modalidade, o sistema compreende meios de pressurização (1) do primeiro gás, que estão em comunicação de fluido com os meios de acúmulo de gás (2), a partir de onde o primeiro gás é distribuído a uma pressão estável para a primeira válvula de regulação de pressão (3) e para a segunda válvula de regulação de pressão (4), a primeira válvula de regulação de pressão (3) estando em comunicação de fluido com um primeiro tanque pressurizado (5) através de primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás, o primeiro tanque pressurizado (5) sendo configurado para conter o primeiro líquido, e compreendendo primeiros meios de saída (30) do dito primeiro líquido em direção aos meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), a uma primeira pressão que é superior à pressão atmosférica. De acordo com esta modalidade, uma segunda válvula (13) e primeiros meios de não retorno (14) são colocados entre a primeira válvula de regulação de pressão (3) e o primeiro tanque pressurizado (5). Ademais, os primeiros meios de atuação remotos (18), assim como primeiros meios para medir a taxa de fluxo (19), estão localizados entre a primeira válvula (6) e o primeiro tanque pressurizado (5). Os primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás estão localizados a uma altura que é superior aos primeiros meios de saída (30).

[0039] Ademais, como mostrado na Figura 5, a linha de gás comprimido compreende um equipamento similar. Portanto, na linha com a segunda válvula de regulação de pressão (4), segundos meios de atuação remotos (16), segundos meios para medir a taxa de fluxo (17) e uma terceira válvula (7) estão localizados de modo que a pressão do gás alimentado aos meios de nebulização (8) seja uma segunda pressão que é superior à pressão atmosférica. Segundos meios de não retorno (15)

estão localizados na saída da terceira válvula (7).

[0040] A modalidade mostrada na Figura 5 também mostra um circuito para alimentar um segundo líquido aos meios de nebulização (8), incluindo uma terceira válvula de regulação de pressão (23) em comunicação de fluido com a segunda válvula de regulação de pressão (4). A terceira válvula de regulação de pressão (23) também está em comunicação de fluido com um segundo tanque pressurizado (20) através dos segundos meios de entrada (33) do dito primeiro gás, o segundo tanque pressurizado (20) sendo configurado para conter um segundo líquido e compreendendo segundos meios de saída (34) do segundo líquido em direção aos meios de nebulização (8), através de uma quarta válvula (21), a uma terceira pressão que é superior à pressão atmosférica. Nessa configuração, o sistema pode compreender uma quinta válvula (24) que possibilita que o fluxo do primeiro gás em direção aos meios de nebulização (8) seja seletivamente interrompido. Alternativamente, o segundo tanque pressurizado (20) pode ter meios de preenchimento que possibilitam que o mesmo seja preenchido com o segundo líquido, que pode ser uma suspensão. O dito segundo tanque pressurizado (20) pode compreender segundos meios de alimentação do segundo líquido, que fornecem o segundo líquido, enquanto a terceira válvula de regulação de pressão (23) interrompe a passagem do gás pressurizado quando está fechada.

[0041] Observa-se que, independentemente do número de gases e líquidos para os quais é configurado, o sistema da invenção permite que um ou mais destes elementos da mistura sejam bloqueados pelo menos até que um gás e pelo menos um líquido sejam alimentados aos meios de nebulização (8). Por exemplo, no caso de o sistema ser configurado para fornecer um primeiro líquido, um segundo líquido e um primeiro gás (por exemplo, os sistemas descritos nas Figuras 4 ou 5) é possível bloquear o suprimento do segundo líquido, de modo que a mistura alimentada aos meios de nebulização (8) seja exclusivamente compreendida do primeiro líquido e do primeiro gás.

[0042] Os meios de entrada e de saída na presente invenção são preferencialmente aberturas no tanque correspondente. Aplicações

[0043] Como mencionado acima, a presente invenção descreve um sistema para lavagem e descontaminação de ar, gases, ductos e/ou superfícies por meio de jatos de névoa pressurizada. O sistema compreende preferencialmente uma pluralidade de meios de nebulização (8), preferencialmente bocais. Entretanto, o sistema também pode ter outros usos. Por exemplo, a conexão paralela de uma pluralidade de bocais pode produzir uma barreira de jato de névoa. Outras geometrias na distribuição dos bocais podem possibilitar que o ar contido em um compartimento inteiro seja lavado.

[0044] Outra alternativa não exclusiva consiste na introdução dos meios de nebulização (8) em um ducto mais amplo (25), por exemplo um ducto tubular conforme mostrado na Figura 7, de modo que, através do efeito Venturi, o mesmo sugue o ar da parte traseira e propulsione o mesmo, juntamente com a névoa liberado, através do ducto enquanto limpa o mesmo. Essa alternativa é muito útil para todos os tipos de ductos de ventilação, por exemplo, para um suprimento de ar limpo ou sistema de purificação de gás caracterizado por um bocal que fornece um jato de névoa pressurizada em um ducto na direção de fluxo de avanço.

[0045] Em uma configuração alternativa não exclusiva, o sistema tem uma parede, preferencialmente vertical, e a uma certa distância do bocal, para coletar refugo através do impacto do jato contra a mesma.

[0046] Uma aplicação adicional do sistema descrito no presente documento consiste nas torres de limpeza compreendendo uma estrutura (40) alojando pelo menos os meios de nebulização (8) em seu interior, configurada para permitir a circulação de ar a partir de e para o exterior, de modo que os meios de nebulização (8) sejam colocados em uma porção superior da estrutura (40), e o ar contaminado do lado externo seja sugado através do topo, para dentro da estrutura (40) pelo efeito de Venturi, e interaja com o cone de névoa criado pelos meios de nebulização (8), formando preferencialmente um turbilhão, e saia já purificado pelo fundo da estrutura (40) (consultar a Figura 8).

[0047] A energia usada para esse processo pode ser elétrica e, portanto, bastante conveniente para energia ecológica com um custo de operação estimado de apenas 0,0015 EURO/m3. Essa tecnologia, portanto, fornece uma ferramenta exclusiva e eficaz para limpar o ar nas cidades, aprimorando a qualidade do ar e reduzindo as doenças respiratórias entre a população em cidades grandes.

[0048] Uma configuração exemplificativa dessas torres compreende um único meio de nebulização (8) (por exemplo, bocal) ou dois ou mais meios de nebulização (8) apontados para baixo dentro de uma estrutura de grade (40), por exemplo, um alojamento cilíndrico de grade. Os meios de nebulização (8) são colocados em uma porção superior da estrutura de grade, por exemplo, a 2-20 metros, por exemplo, 3 a 8 metros. Podem ser adicionados meios, prevenindo a propagação de ruído e reduzindo a propagação de gotículas de líquido. Preferencialmente, o sistema compreende meios para recuperar e reciclar o primeiro líquido (por exemplo, água) usado no processo. Os testes desses sistemas reduziram a concentração de PM10 (Matéria Particulada transportada pelo ar que tem um tamanho de 10 mícrons) do ar poluído de entrada de 10000 partículas/m3, aproximadamente equivalente a 4,14 µg/m3, a cerca de 100 partículas/m3, isto é, uma PM10 de cerca de 0,04 µg/m3. Ou seja, 98,3 % da PM10 foram removidos do ar. No caso de PM5 e PM2,5 (Matéria Particulada transportada pelo ar que tem um tamanho de partícula de 5 e 2,5 mícrons, respectivamente) o resultado é ainda melhor, com 99,96 % e 99,99 % removidos do ar, respectivamente.

[0049] Uma implementação adicional é o uso de uma pluralidade de unidades distribuídas ao longo da fronteira da fonte de poluição - por exemplo, uma rodovia. Nesse caso, o sistema da invenção atua como uma barreira prevenindo a dispersão de PM (Matéria Particulada) além da barreira. Se forem combinados com uma barreira acústica, painéis solares podem ser instalados no topo da barreira acústica; estes podem fornecer a potência necessária para o sistema, sendo um sistema autossuficiente independente do fornecimento de eletricidade. Uma vantagem dessa configuração de “barreira” é que irá atuar, ainda, como uma barreira no caso de uma nuvem tóxica que pode ser causada por um acidente de transporte de carga de risco. Os testes externos demonstraram um efeito de barreira reduzindo a difusão de PM10 de 1395 partículas/m3 a apenas 35 partículas/m3 - correspondendo a 97,5 % de redução. No mesmo caso, os resultados de PM2,5 foram de 95,9 %.

[0050] Em uma modalidade alternativa, o sistema pode ser tornado portátil.

[0051] Em suma, o sistema da invenção possibilita a limpeza do ar interno, externo, em ductos de ventilação ou de gás, chaminés etc. com uma quantidade pequena de líquido.

CLÁUSULAS

[0052] CLÁUSULA 1: Um sistema de lavagem e descontaminação que compreende meios de nebulização (8) para uma mistura de pelo menos um primeiro gás e pelo menos um primeiro líquido, e meios de pressurização (1) do dito primeiro gás, em que os ditos meios de pressurização (1) estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), a primeira válvula de regulação de pressão (3) estando em comunicação de fluido com um primeiro tanque pressurizado (5) através dos primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás, o primeiro tanque pressurizado (5) sendo configurado para conter o primeiro líquido, e compreendendo primeiros meios de saída (30) do dito primeiro líquido para os meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), em uma primeira pressão que é superior à pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) está em comunicação de fluido com os ditos meios de nebulização (8), e é configurada para pressurizar o gás a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.

[0053] CLÁUSULA 2: O sistema, de acordo com a cláusula 1, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiros meios de entrada (31) do primeiro gás estão localizados no primeiro tanque pressurizado (5) a uma altura que é superior aos primeiros meios de saída (30).

[0054] CLÁUSULA 3: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender meios de acúmulo de gás (2) localizados entre os meios de pressurização (1) do primeiro gás, e a primeira válvula de regulação de pressão (3) e a segunda válvula de regulação de pressão (4).

[0055] CLÁUSULA 4: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro tanque pressurizado (5) compreende meios para alimentar o dito primeiro líquido.

[0056] CLÁUSULA 5: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender uma segunda válvula (13) localizada entre a primeira válvula de regulação de pressão (3) e o primeiro tanque pressurizado (5).

[0057] CLÁUSULA 6: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender uma terceira válvula (7) localizada entre a segunda válvula de regulação de pressão (4) e os meios de nebulização (8).

[0058] CLÁUSULA 7: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios de atuação remotos (18) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3).

[0059] CLÁUSULA 8: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores,

caracterizado por compreender segundos meios de atuação remotos (16) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

[0060] CLÁUSULA 9: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro tanque pressurizado (5) compreende primeiros meios de alimentação do dito primeiro líquido.

[0061] CLÁUSULA 10: O sistema, de acordo com a cláusula 9, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiros meios de alimentação compreendem uma primeira válvula de alimentação (9) e uma primeira válvula de evacuação (12).

[0062] CLÁUSULA 11: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios de não retorno (14) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3).

[0063] CLÁUSULA 12: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender segundos meios de não retorno (15) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

[0064] CLÁUSULA 13: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender uma terceira válvula de regulação de pressão (23) conectada em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

[0065] CLÁUSULA 14: O sistema, de acordo com a cláusula 13, caracterizado pelo fato de que a terceira válvula de regulação de pressão (23) está em comunicação de fluido com um segundo tanque pressurizado (20) através dos segundos meios de entrada (33) do dito primeiro gás, o segundo tanque pressurizado (20) sendo configurado para conter um segundo líquido e compreendendo segundos meios de saída (34) do segundo líquido em direção aos meios de nebulização (8), através de uma quarta válvula (21), a uma terceira pressão que é superior à pressão atmosférica.

[0066] CLÁUSULA 15: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que, antes da terceira válvula de regulação de pressão (23), o mesmo compreende uma quinta válvula (24) que possibilita que o fluxo do primeiro gás em direção aos meios de nebulização (8) seja seletivamente interrompido.

[0067] CLÁUSULA 16: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o segundo tanque pressurizado (20) compreende segundos meios para alimentar o segundo líquido.

[0068] CLÁUSULA 17: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios para medir a taxa de fluxo (19), em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3), e segundos meios para medir a taxa de fluxo (17), em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

[0069] CLÁUSULA 18: O sistema, de acordo com qualquer uma das cláusulas anteriores, caracterizado por ter uma pressão entre 8 bar e 20 bar.

[0070] CLÁUSULA 19: Um método para lavagem e descontaminação que compreende pressurizar um primeiro gás através de meios de pressurização (1), que estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), de modo que a primeira válvula de regulação de pressão (3) regula a pressão do primeiro gás em um primeiro tanque pressurizado

(5) configurado para conter um primeiro líquido e compreendendo primeiros meios de saída (30) e primeiros meios de entrada (31), de modo que o dito primeiro líquido está, por sua vez, em comunicação de fluido com meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), o primeiro líquido estando a uma primeira pressão, que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) regula a pressão em que o primeiro gás é alimentado aos ditos meios de nebulização (8), o dito primeiro gás estando a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.

O trabalho de pesquisa que leva a esta invenção foi parcialmente financiado pelo Programa Seventh Framework da União Europeia sob o número de contrato 312804.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de lavagem e descontaminação que compreende meios de nebulização (8) de pelo menos um primeiro líquido dentro de pelo menos um primeiro gás para formar uma névoa e meios de pressurização (1) do dito primeiro gás, em que os ditos meios de pressurização (1) estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), a primeira válvula de regulação de pressão (3) estando em comunicação de fluido com um primeiro tanque pressurizado (5) através dos primeiros meios de entrada (31) do dito primeiro gás para dentro do tanque (5), o primeiro tanque pressurizado (5) sendo configurado para conter o primeiro líquido, e compreendendo primeiros meios de saída (30) do dito primeiro líquido para os meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), em uma primeira pressão que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) está em comunicação de fluido com os ditos meios de nebulização (8), e é configurada para pressurizar o gás a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica, caracterizado pelo fato de que os meios de pressurização (1), a primeira válvula de regulação de pressão (3), a segunda válvula de regulação de pressão (4), o primeiro tanque pressurizado (5) e a primeira válvula (6) são configurados para manter estável a pressão relativa dos vários componentes da mistura e em que propelir a névoa sob pressão através dos meios de nebulização (8) produz um efeito benéfico que multiplica a eficácia das gotículas micrométricas em sua função de limpeza através de colisão e captura de partículas poluentes pela formação de um cone que interage com o ar circundante, sugando o mesmo através do efeito de velocidade, enquanto, ao mesmo tempo, produz um gradiente de alta velocidade nas bordas do cone e, assim, facilita a colisão de gotículas de névoa com as partículas que são limpas do ar, em que ambos os efeitos da borda de jato aumentam o corte transversal eficaz das gotículas de líquido em sua ação de colisão, assim como a taxa de colisão, tornando a ação de limpeza da borda de jato ainda maior que aquela da deposição de névoa devido à gravidade.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiros meios de entrada (31) do primeiro gás estão localizados no primeiro tanque pressurizado (5) a uma altura que é superior aos primeiros meios de saída (30).

3. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender meios de acúmulo de gás (2) localizados entre os meios de pressurização (1) do primeiro gás, e a primeira válvula de regulação de pressão (3) e a segunda válvula de regulação de pressão (4).

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma segunda válvula (13) localizada entre a primeira válvula de regulação de pressão (3) e o primeiro tanque pressurizado (5).

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma terceira válvula (7) localizada entre a segunda válvula de regulação de pressão (4) e os meios de nebulização (8).

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios de atuação remotos (18) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3).

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender segundos meios de atuação remotos (16) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro tanque pressurizado (5) compreende primeiros meios de alimentação do dito primeiro líquido.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiros meios de alimentação compreendem uma primeira válvula de alimentação (9) e uma primeira válvula de evacuação (12), em que a primeira válvula de alimentação (9) é conectada à parte inferior do primeiro tanque pressurizado (5) e a primeira válvula de evacuação (12) é conectada à parte superior do primeiro tanque pressurizado (5).

10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios de não retorno (14) em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3).

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender segundos meios de não retorno (15) em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma terceira válvula de regulação de pressão (23) conectada em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a terceira válvula de regulação de pressão (23) está em comunicação de fluido com um segundo tanque pressurizado (20) através dos segundos meios de entrada (33) do dito primeiro gás, o segundo tanque pressurizado (20) sendo configurado para conter um segundo líquido e compreendendo segundos meios de saída (34) do segundo líquido em direção aos meios de nebulização (8), através de uma quarta válvula (21), a uma terceira pressão que é superior à pressão atmosférica.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado por compreender uma quinta válvula (24) que possibilita que o fluxo do primeiro gás em direção aos meios de nebulização (8) seja seletivamente interrompido.

15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o segundo tanque pressurizado (20) compreende segundos meios para alimentar o segundo líquido.

16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender primeiros meios para medir a taxa de fluxo (19), em série com a primeira válvula de regulação de pressão (3), e segundos meios para medir a taxa de fluxo (17), em série com a segunda válvula de regulação de pressão (4).

17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ter uma pressão entre 8 bar e 20 bar.

18. Método para lavagem e descontaminação caracterizado por compreender pressurizar um primeiro gás através de meios de pressurização (1), que estão em comunicação de fluido com uma primeira válvula de regulação de pressão (3) e com uma segunda válvula de regulação de pressão (4), de modo que a primeira válvula de regulação de pressão (3) regula a pressão do primeiro gás em um primeiro tanque pressurizado (5) configurado para conter um primeiro líquido e compreendendo primeiros meios de saída (30) e primeiros meios de entrada (31), de modo que o dito primeiro líquido está, por sua vez, em comunicação de fluido com meios de nebulização (8) através de uma primeira válvula (6), o primeiro líquido estando a uma primeira pressão, que é maior que a pressão atmosférica, e em que a segunda válvula de regulação de pressão (4) regula a pressão em que o primeiro gás é alimentado aos ditos meios de nebulização (8), o dito primeiro gás estando a uma segunda pressão que é maior que a pressão atmosférica.