BR112020008754A2

BR112020008754A2 - sistema para bombear líquido

Info

Publication number: BR112020008754A2
Application number: BR112020008754-8A
Authority: BR
Inventors: Stephané Dumonceaux
Original assignee: Industrial Flow Solutions Operating, Llc
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-07-20
Also published as: BR112020008754B1; EP4010594A1; AU2019389144A1; GB2619444A; EP4361447A2; WO2020113113A8; EP4010594A4; WO2020113113A1; GB202313743D0; CA3094363A1

Abstract

SISTEMA PARA BOMBEAR LÍQUIDO. A invenção compreende um aparelho, sistema e método de bombeamento para aumentar o fluxo em uma primeira direção para intensificar o fluxo de líquido e em uma segunda direção reversa para remover bloqueios e/ou autolimpeza, com operação tendo um rotor/impulsor que pode usar uma ação trituradora e/ou de cisalhamento utilizando lâminas para processamento para passar sólidos, detritos e outras coisas para evitar entupimentos e/ou autolimpeza da unidade.

Description

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SISTEMA PARA BOMBEAR LÍQUIDO Campo Técnico

[001] A invenção refere-se ao campo técnico de bombear líquidos em tubos e, em particular, a um aparelho, sistema e método de bombeamento para aumentar o fluxo de líquido em uma rede de alimentação por gravidade em uma primeira direção e em uma segunda direção reversa para remover bloqueios e/ou autolimpeza que elimina vantajosamente a necessidade de um poço úmido. Fundamentos da Técnica

[002] Os sistemas de drenagem de águas residuais instalados nas cidades, municípios e áreas rurais, usando um projeto de alimentação por gravidade, podem atingir a capacidade máxima e as condições de transbordamento. A maioria dos projetos de alimentação por gravidade utilizam um dispositivo de bombeamento submerso em um tanque e/ou poço úmido. Quando o dispositivo de bombeamento tem uma falha, seu conserto impõem uma interrupção total do bombeamento, drenagem do tanque e custos adicionais. Algumas instalações utilizam um outro dispositivo de bombeamento de reserva ou uma segunda estação de bombeamento que também é um custo adicional.

[003] Há uma necessidade de uma solução para aumentar a capacidade de projetos de alimentação por gravidade existentes de uma maneira econômica. A infraestrutura de alimentação por gravidade pode atingir a capacidade máxima do fluxo de líquido devido ao aumento da precipitação, chuvas, inundações e outras condições ambientais em curtos períodos de tempo que sobrecarregam o sistema. Por exemplo, um tubo de descarga de água da chuva de uma superfície de estacionamento do mesmo tamanho, dimensionado para uma vazão correspondente a uma chamada precipitação de frequência de inatividade, não poderá evacuar mais fluidos em caso de precipitação mais alta, que fazem com que o estacionamento inunde

2 / 17 enquanto durar a intensidade da precipitação. Da mesma forma, um coletor de águas residuais dimensionado para um número máximo de usuários simultâneos deve ser substituído por uma seção mais alta e/ou maior do tubo se, mesmo por um período limitado de tempo, a população conectada a esse coletor de águas residuais exceder esse número máximo de usuários simultâneos, por exemplo, alto volume usado em áreas turísticas. Soluções de substituição de infraestrutura para aumentar uma capacidade máxima do fluxo de líquido no tubo buscam aumentar a capacidade e/ou volume seccional dos tubos da rede de alimentação por gravidade. Atualmente, não há soluções para projetos de tubos de esgoto por gravidade para aumentar o fluxo máximo sem aumentar a seção interna da tubulação de gravidade e/ou variar outros fatores, como declive, coeficiente de resistência e pressão.

[004] Além disso, as bombas em linha podem ser entupidas por itens e objetos da chuva e/ou águas residuais, causando falhas na bomba, como, por exemplo, artigos de vestuário, lenços de tecido, fraldas, matéria orgânica, por exemplo, estrume, esgoto ou materiais fibrosos, tal como feno, palha, papel ou trapos e outros itens. Esses fatores de entupimento apresentaram problemas em redes de alimentação por gravidade convencionais. Consequentemente, há uma necessidade de longa data de uma solução para aumentar o fluxo de líquidos sob demanda nas redes de alimentação por gravidade para processar águas residuais e grandes quantidades de precipitação em um curto período de tempo sem entupimento e a necessidade de infraestrutura dispendiosa. Descrição da Invenção

[005] A invenção provê um aparelho, sistema e método de bombeamento para aumentar o fluxo de líquido em uma rede de alimentação por gravidade tendo um tubo de entrada e um tubo de saída compreendendo: um conduto principal compreendendo um corpo principal com uma porção a montante, uma porção a jusante, uma porção de distribuidor, um ou mais

3 / 17 condutos de conexão de entrada tendo um corpo operacionalmente conectado, em uma extremidade, à porção a montante e, em uma outra extremidade, a uma porção inferior de um corpo de bomba, e um ou mais condutos de conexão de saída tendo um corpo operacionalmente conectado, em uma extremidade, à porção a jusante e/ou à porção de distribuidor e, em uma outra extremidade, a uma porção superior do corpo de bomba, o conduto principal adaptado para conectar-se diretamente a um tubo de entrada e a um tubo de saída da rede de alimentação por gravidade de modo a receber fluxo de líquido; uma válvula de retenção operacionalmente conectada na porção de distribuidor do conduto principal, a válvula de retenção sendo operável entre uma primeira posição e uma segunda posição para interromper ou retomar o fluxo de líquido; pelo menos um sensor adaptado para determinar um valor predeterminado do fluxo de líquido localizado no conduto principal; uma ou mais bombas conectadas ao corpo da bomba, desse modo conectando diretamente cada bomba ao conduto de conexão de entrada e ao conduto de conexão de saída, cada uma das uma ou mais bombas tendo um motor operacionalmente conectado a um impulsor formado por uma ou mais placas presas em um disco e uma ou mais lâminas localizadas em um lado das uma ou mais placas, o motor configurado para operar em uma direção direta para acionar o impulsor e em uma direção reversa para permitir que as uma ou mais lâminas eliminem qualquer bloqueio nos um ou mais condutos de conexão de entrada; e um controle eletricamente conectado a cada uma das uma ou mais bombas e ao sensor, o controle adaptado para energizar o motor nas uma ou mais bombas quando a chegada do fluxo de líquido no conduto principal estiver acima do valor predeterminado do fluxo de líquido no conduto principal.

[006] Um objetivo da invenção é prover um aparelho, sistema e método com um aumento significativo na vazão do tubo no qual é aplicado uma vez que o tubo tenha alcançado seu fluxo por gravidade máximo sem

4 / 17 aumentar a seção interna, sem acentuar o seu declive e sem pressão adicional, com um coeficiente de resistência, por exemplo, sem substituir o tubo e tendo declive e rugosidade iguais.

[007] É outro objetivo da invenção incorporar bombas de águas residuais tendo um impulsor operando em uma direção direta para aumentar o fluxo do líquido e que pode usar uma trituradora em uma direção reversa para passar sólidos, evitar entupimentos e autolimpar os condutos e sistema de bombeamento.

[008] É ainda outro objetivo da invenção prover capacidades de sensor, controle e gerenciamento remotas para economizar tempo de manutenção e custos operacionais.

[009] A invenção provê uma bomba reversível submersível sem entupimento, na qual o material sólido ou fibroso é picado conforme necessário para a passagem através da porta de descarga da bomba. Uma ou mais lâminas do rotor da bomba cortam o material e forçam o líquido que contém esse material para cima através de uma porta de descarga. O material picado é de um tamanho que o impulsor não pode ser entupido com esse material picado e descarregar na parte superior do duto principal do tubo de gravidade até a saída.

[0010] Outro objetivo é prover uma ou mais bombas operacionalmente conectadas a uma ou mais porções de conduto que estão conectadas a um duto principal para aumentar o fluxo do líquido. Um ou mais condutos de conexão de entrada podem estar localizados em uma porção a montante do duto principal do tubo de gravidade para operacionalmente conectar-se ao fluxo de entrada de líquido no duto principal. Da mesma forma, um ou mais condutos de conexão de saída podem se conectar, em uma extremidade, à saída de um alojamento de bomba para descarregar fluxo F’ aumentado a partir da bomba e, em uma outra extremidade, conectado ao duto principal em uma porção a jusante e/ou porção de distribuidor. Os um ou mais

5 / 17 condutos de conexão de entrada e saída podem incluir uma conexão para uma ou mais bombas; por exemplo, uma bomba pode ser conectada a um conduto de conexão de entrada por uma conexão de flange ao corpo da bomba, conectando-se assim ao fluxo de entrada F’ da porção a montante do duto principal e um conduto de conexão de saída que conecta o fluxo aumentado F’ descarregado das placas do impulsor a uma porta de saída no corpo da bomba para descarregar o líquido bombeado para fluir na porção a jusante e/ou na porção de distribuidor.

[0011] Cada uma das bombas pode conter uma ou mais lâminas em um rotor que opera na direção reversa R para triturar sólidos e detritos no fluxo de líquido F’ para reduzir o tamanho das partículas e passar para a porta de saída. Deste modo, a invenção aumenta o fluxo do líquido sob demanda durante condições adversas vantajosamente a um custo mais baixo quando comparado à instalação de novas tubulações de gravidade em uma simplicidade de estrutura, provendo construção econômica, aumento do volume e fluxo contínuo de material usando um aparelho de bombeamento de água residual submersível controlável.

[0012] Um objetivo desta invenção é prover uma bomba sem entupimento que apresenta uma bomba reversível tendo um rotor com uma ou mais lâminas bidirecionais, a fim de uma melhor ação de bombeamento e fluxo contínuo de material líquido contendo materiais estranhos que entupiriam as bombas centrífugas convencionais. Breve Descrição dos Desenhos

[0013] Modalidades não limitantes e não exaustivas da presente invenção são descritas com referência aos desenhos seguintes. Nos desenhos, números de referência iguais se referem a partes iguais nas várias figuras, a menos que especificado de outra forma.

[0014] Para um melhor entendimento da presente invenção, será feita referência à seguinte Descrição das Modalidades, que deve ser lida em

6 / 17 associação com os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte desse relatório descritivo, mostrando certos aspectos da matéria descrita no presente documento e, juntamente com a descrição, ajuda a explicar alguns dos princípios associados às implementações descritas, em que: a figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática do aparelho, sistema e método de bombeamento de líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 2A é uma vista esquemática em corte transversal do conduto principal com fluxo F com a válvula de retenção na segunda posição e fluxo F’ com a válvula de retenção na primeira posição de conduto de conexão de entrada e saída; a figura 2B é uma vista esquemática em corte transversal, tomada ao longo das linhas A-A da figura 1, com fluxo F com a válvula de retenção na segunda posição e fluxo F’ com a válvula de retenção na primeira posição através de condutos de conexão de entrada e saída; a figura 3 é uma vista esquemática em corte transversal do aparelho, sistema e método de bombeamento, feito ao longo das linhas B-B da figura 1; a figura 4 é uma vista frontal que ilustra o membro de fechamento de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 5 é uma vista explodida em perspectiva que ilustra o aparelho, sistema e método de bombeamento de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 6 é uma vista em perspectiva que ilustra o aparelho, sistema e método de bombeamento de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção; e a figura 7 é uma vista em perspectiva que ilustra a bomba trituradora de acordo com uma modalidade da presente invenção. Descrição das Modalidades

[0015] Modalidades não limitantes da presente invenção serão

7 / 17 descritas abaixo com referência aos desenhos anexos, em que números de referência iguais representam elementos iguais por todo o documento. Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com relação às modalidades preferidas da mesma, será reconhecido que, após a leitura e entendimento do precedente, certas variações das modalidades preferidas se tornarão aparentes, variações essas que estão dentro do espírito e do escopo da invenção.

[0016] Os termos “um” ou “uma”, como usados aqui, são definidos como um ou mais do que um. O termo “pluralidade”, como usado aqui, é definido como dois ou mais do que dois. O termo “outro”, como usado aqui, é definido como pelo menos um segundo ou mais. Os termos “incluindo” e/ou “tendo”, como usados aqui, são definidos como compreendendo (isto é, linguagem aberta). O termo “acoplado”, como usado aqui, é definido como conectado, embora não necessariamente diretamente, e não necessariamente mecanicamente.

[0017] A referência por este documento a “algumas modalidades”, “uma modalidade”, “certas modalidades” e “uma modalidade” ou termos semelhantes significa que um recurso, estrutura ou característica específica descrita em conexão com a modalidade está incluída em pelo menos um modalidade da presente invenção. Assim, as aparências de tais frases ou em vários lugares por todo o relatório descritivo não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade. Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados em qualquer maneira adequadas em uma ou mais modalidades sem limitação.

[0018] O termo “ou” como usado aqui deve ser interpretado como inclusivo ou significando qualquer um ou qualquer combinação. Portanto, “A, B ou C” significa qualquer um dos seguintes: “A; B; C; A e B; A e C; B e C; A, B e C”. Uma exceção a essa definição ocorrerá somente quando uma combinação de elementos, funções, etapas ou atos for de alguma forma

8 / 17 inerentemente mutuamente exclusiva.

[0019] Os desenhos apresentados nas figuras são providos com a finalidade de ilustrar algumas modalidades da presente invenção, e não devem ser considerados como uma limitação a mesma. O termo “meios” que precede um particípio presente de uma operação indica uma função desejada para a qual existe uma ou mais modalidades, isto é, um ou mais métodos, dispositivos ou aparelhos para alcançar a função desejada e que um versado na técnica pode selecionar entre estes ou seus equivalentes em vista da descrição aqui e uso do termo “meios” não se destina a ser limitativo.

[0020] Como é ilustrado nas figuras 1 a 7, um aparelho, sistema e método de bombeamento de líquido é geralmente designado como elemento

100. A invenção é descrita no ambiente de uma instalação de tubo em linha em uma rede de alimentação por gravidade 101 aplicada a um tubo de entrada 102 e fluindo para um tubo de saída 103. A rede de alimentação por gravidade 101 tem um fluxo F que pode ser descrito como um fluxo de entrada 104 e um fluxo de saída 105 de líquido de fontes como, por exemplo, águas residuais com sólidos, fibrosos, sedimentos e outros objetos. Como mostrado na figura 3, um transdutor de pressão ou sonda de sensor 107 pode ser fixada em uma porção a montante 113 para medir a pressão e/ou a altura do líquido no fluxo de entrada 104, como, por exemplo, a sonda de sensor 107 pode ser um sensor de pressão analógico suficiente para medir a altura do líquido e transmitir um sinal elétrico para um controle 190 e/ou sistema de controle 200. A invenção pode ser adequada para outros ambientes onde o fluxo deve ser acelerado usando os recursos, estruturas ou características do aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100 e pode ser combinado sem limitação de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.

[0021] De acordo com uma modalidade da presente invenção, como ilustrado nas figuras 1 a 3 e 5, o conduto principal 110 pode ser configurado com um corpo 111 formado por um comprimento uniforme de uma seção de

9 / 17 tubo formada entre o tubo de entrada 102 e o tubo de saída 103 da rede de alimentação por gravidade 101. O corpo 111 inclui um ou mais flanges 112 formados em uma porção a montante 113, formados em uma porção a jusante 114 e formados em uma porção de distribuidor 115. De acordo com uma modalidade da invenção, os um ou mais flanges 112 operacionalmente conectam o tubo de entrada 102 e/ou uma válvula de gaveta ou membro de fechamento 140 à porção a montante 113, operacionalmente conectam o tubo de saída 103 e/ou membro de fechamento 140 à porção a jusante 114 e para operacionalmente conectar uma placa de cobertura 162 à porção de distribuidor 115 para prover acesso a uma válvula de retenção 160 localizada na porção de distribuidor 115.

[0022] Como ilustrado nas figuras 1, 2A, 2B e 3 a 6, o conduto principal 110 pode ter um ou mais condutos de conexão de entrada 120 conectados ao corpo 111 à porção a montante 113, bem como um ou mais condutos de conexão de saída 130 conectados à porção a jusante 114 e/ou à porção de distribuidor 115. Fechando a válvula de retenção 160 na primeira posição 1160 desvia fluxo F para permitir fluxo de líquido F’. Cada um dos um ou mais condutos de conexão de entrada 120 compreende um corpo 121 com uma extremidade 122 conectada ao conduto principal 110 na porção a montante 113 e outra extremidade 123 conectada ao corpo de bomba 174 para permitir fluxo de líquido F’ aumentado. Cada um dos um ou mais condutos de conexão de saída 130 compreende um corpo 131 com uma extremidade 132 conectada ao corpo de bomba 174 e outra extremidade 133 conectada ao conduto principal 110 na porção a jusante 114 e/ou na porção de distribuidor 115 para permitir fluxo de líquido F’ aumentado.

[0023] Como mostrado nas figuras 1 e 3 a 7, um elemento de fechamento 140 é usado para controlar a direção do fluxo F no conduto principal 110, como, por exemplo, uma válvula de gaveta ou obturador que se move em linha reta para a área de assentamento a ângulos retos em relação à

10 / 17 direção do fluxo líquido F. Um ou mais membros de fechamento 140 podem ser presos por flanges 112 dispostos nas porções a montante e/ou a jusante 113, 114 da seção de tubo do conduto principal 110. O membro de fechamento 140 é configurado para controlar o fluxo ou a pressão para manutenção e/ou remoção do aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100 obstruindo mecanicamente o fluxo do fluido para a seção de tubo do conduto principal 110.

[0024] Com referência às figuras 1 e 3 a 7, uma modalidade da invenção usa uma ou mais válvulas de obturador 140 configuradas para prender ao aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100 na rede de alimentação por gravidade 101 e para sua manutenção. Como ilustrado nas figuras 3 e 4, cada um dos um ou mais membros de fechamento 140 tem um corpo 141 com uma abertura 142 para passar o fluxo F através dele. Cada uma das uma ou mais válvulas 140 pode ser configurada com um flange 143 para conectar ao tubo de entrada ou saída 102, 103 da rede de alimentação por gravidade 101 e outro flange 143 em um lado oposto para fixação ao flange 112 nas porções a montante e a jusante 113, 114, de modo a conectar as válvulas 140 ao duto principal 110. O corpo 141 é configurado para ter um orifício ou abertura de obturador 145 disposta em uma porção interior móvel para permitir que o obturador 145 se alinhe com a abertura 142. O obturador 145 é operacionalmente conectado pelo braço 146 a um manípulo 147 conectado através de uma vedação 148 ao obturador 144, conforme mostrado na figura 3.

[0025] Como é ilustrado na figura 3, o aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100 compreende adicionalmente uma válvula de fecho ou de retenção 160 disposta na porção de distribuidor 115 para desviar o fluxo F, como, por exemplo, uma válvula de fecho do tipo giratória, de esfera ou de aba. A válvula de retenção 160 pode ser configurada para operar entre uma primeira posição 160a e uma segunda posição 160b. A válvula de

11 / 17 retenção 160 pode ser configurada na segunda posição aberta para fluxo F e na primeira posição fechada para fluxo F’. A válvula de retenção 160 pode ser configurada controlável para fechar em proporção à diferença de velocidade entre o fluxo a montante e a jusante, e abrir completamente à mesma velocidade entre o fluxo a montante e a jusante, conforme medido por um ou mais sensores 107 com os sinais elétricos de saída aplicados ao controlador 190 e/ou sistema de controle 200.

[0026] De acordo com uma modalidade da invenção, o conduto principal 110 é equipado com uma válvula de retenção 160 com um corpo 161 com um espaço interno e uma abertura de acesso conectada a uma placa de cobertura 162. A área interna do corpo 161 é configurada para conectar uma dobradiça 165 por um pino de dobradiça 166. Um disco 163 pode ser conectado à dobradiça 165 por uma porca 167 e cavilha de perno 168. A placa de cobertura 162 pode ser presa e vedada usando uma junta isolante 169 à porção de distribuidor 115 usando fixadores como, por exemplo, uma ou mais porcas 167 e cavilhas de perno 168. Em operação, o fluxo de entrada F para a área interna pode ser parado pelo disco 163 com assentos do corpo 164 na primeira posição 160a e aberto movendo-se para a segunda posição 160b em torno do pivô da conexão da dobradiça 165 ao corpo 161.

[0027] Com referência às figuras 1 a 2 e 5 a 7, o aparelho e o sistema de bombeamento de líquido 100 compreendem adicionalmente uma ou mais bombas 170 compreendem um alojamento de motor 171, um ou mais controles de motor 172 e sensores de motor 173 para operacionalmente conectar um motor 180 ao fluxo F, por exemplo, um motor assíncrono padrão potencializado por um variador de velocidade. Cada alojamento de motor 171 da bomba 170 se conecta a um corpo de bomba 174 tendo um corpo de bomba inferior 175 configurado para se afixar à extremidade 123 do conduto de conexão de entrada 120 e tendo um corpo de bomba superior 176 configurado para se afixar ao conduto de conexão de saída 130. A operação

12 / 17 do motor 180 é vantajosamente reversível, de modo a girar um eixo do mesmo em uma primeira direção direta (D) e uma segunda direção reversa (R). O motor 180 é operacionalmente conectado pelo eixo a um rotor 181, localizado no corpo da bomba inferior 175, e a um impulsor 188 para bombear o líquido pela rotação na direção direta (D) pelas placas 185 localizadas no corpo da bomba superior 176. O rotor 181 pode ser formado como um disco 182 tendo as uma ou mais lâminas 183 conectadas por um fuso radial 184 e uma porção de conexão de fuso 186 da placa 185 ao disco

182. A placa 185 possui adicionalmente as uma ou mais lâminas183 em um lado da placa 185 que operam para prover fluxo de líquido F’ na direção direta D para formar um suporte de batente para o impulsor 188 e na direção reversa R para cortar sólidos de fluxo F’. Cada bomba 170 pode também incluir uma válvula de retenção 160 em sua descarga, projetada para abrir a uma carga muita baixa ou fluir F para fora dos condutos de conexão de saída

130.

[0028] Um controle 190, como um Variador de Frequência (VFD), está operacionalmente conectado a uma ou mais bombas 120, de modo a operar, por exemplo para dar partida e parar, o um ou mais motores 180, dependendo do nível de preenchimento do conduto principal 110. Um controle adequado 190 é uma unidade VFD para partida e velocidade fabricada pela Danfoss, EUA, Baltimore, Maryland sob o nome de produto da marca VLT®. A unidade VFD pode adicionalmente ser configurada para ter vários recursos de controle dedicados à bomba e uma capacidade de proteção inteligente que é adaptada para otimizar o fluxo de líquido, proteger a unidade, o motor e outros equipamentos no aparelho e sistema de bombeamento 100. O controle 190 é configurado para receber entrada de sinal da sonda de sensor 107, coletar parâmetros operacionais e controlar a operação do aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100, por exemplo, o controle 190 ajusta constantemente a referência de pressão para

13 / 17 parâmetros operacionais desejados, como uma curva de sistema.

[0029] O controle 190 é configurado para operar em tempo real e parâmetros armazenados para reduzir a operação, energia e custos de instalação reduzidos usando compensação de fluxo no sistema de bombeamento de líquido 100. De acordo com uma modalidade da invenção, o controle 190 pode ser configurado para controlar a partida e a velocidade do motor a partir dos sinais de entrada da sonda de sensor 107, para controlar o processamento do fluxo de líquido F’ para operação suave, por exemplo, sem danificar a válvula de retenção 160 e/ou outros componentes, controlar o motor 180 em aplicações de torque variável, reduzir o desgaste do motor 180 e do equipamento, melhorar a confiabilidade, prover baixo consumo de energia, reduzir os custos de reparação e manutenção do motor e maximizar a eficiência energética em aplicações de líquidos, água e águas residuais acionadas por motor CA. O controle 190 e o sensor 107 podem ser usados para ajustar o aparelho e/ou sistema de bombeamento de líquido 100 para a variação de carga do fluxo F, F’ nas instalações de tratamento de líquidos, de água ou de águas residuais novas e reformadas e vantajosamente torna economicamente viável a introdução de controle do motor em equipamentos rotativos, como bombas.

[0030] Um transdutor de pressão ou sonda de sensor 107 montada no conduto principal 110 próximo à bomba 170 provê um sinal de referência que permite o controle 190 a manter pressão constante na extremidade de descarga do aparelho e sistema de bombeamento de líquido 100. As bombas adequadas 170 podem ser bombas de velocidade variável ou servocontrole. Em aplicações hidráulicas, por exemplo, uma bomba de servocontrole pode ser usada para controlar a pressão ou volume do fluxo atualmente necessário no sistema 100. Dependendo do tipo de atuação desejada, podem ser utilizadas válvulas atuadas eletricamente, pneumaticamente e hidraulicamente e válvulas atuadas pelo fluido manipulado. O sistema de controle 200 é

14 / 17 projetado para regular a vazão de uma ou mais bombas 170 de acordo com um nível predeterminado de fluxo de líquido no conduto principal 110, conforme determinado pelo sensor 107, como, por exemplo, o nível de preenchimento do conduto principal 110 a ser mantido, sem o conduto principal 110 estar completamente cheio, de modo a aumentar significativamente a vazão F’ para a porção a jusante 114 a partir da porção a montante 113.

[0031] O transdutor de pressão ou sensor 107 converte operacionalmente a pressão em um sinal elétrico analógico para transmissão ao controle 190 e/ou sistema de controle 200 do aparelho e sistema de bombeamento de líquido 100, tal como, por exemplo, transdutor de pressão diferencial, transdutores de pressão de medidor de tensão, sensor de pressão ópticos, transdutores de pressão de capacitância, transdutores de pressão potenciométricos e transdutores de pressão de fio ressonante. De acordo com a invenção, um transdutor de pressão de medidor de tensão pode converter pressão em um sinal elétrico pela deformação física do medidor de tensão que é unido ao diafragma do transdutor de pressão e ligado a uma configuração de ponte de Wheatstone. A pressão aplicada ao transdutor de pressão 107 produz uma deflexão do diafragma que introduz tensão no medidor, desse modo uma resistência elétrica muda proporcional à pressão.

[0032] De acordo com a invenção, um aparelho e sistema de bombeamento de líquido direto em linha 100 pode ser formado que é adequado para aplicações de águas residuais municipais, comerciais e industriais. Esse sistema de bombeamento direto em linha 100 elimina vantajosamente uma necessidade de poços úmidos bombeando efluentes alimentados por gravidade diretamente do ponto de entrada na rede de alimentação por gravidade 101. Sensores adicionais 107 proveem entrada para o controle 190 e/ou sistema de controle 200 que pode ser usado para manutenção, tal como instalando um circuito de falha de vedação, por

15 / 17 exemplo, um dispositivo de monitoramento para a presença de umidade no conduto principal 110. As vantagens adicionais do sistema de bombeamento direto em linha 100 proveem acesso seguro, sem acúmulo de gases perigosos, odores, areia e graxa, assim como corrosão do equipamento, erosão estrutural e/ou válvulas de flutuador obstruídas. Por conseguinte, um sistema de bombeamento direto em linha 100 pode ser utilizado em novas instalações e/ou renovações, economizando tempo de instalação e tempo de inatividade e custos gerais. Além disso, o sistema de bombeamento direto em linha 100 pode ser formado com uma bomba de águas residuais acionada por um variador de velocidade que provê bombeamento continuamente modulado e para controlar vantajosamente os custos de energia usando a quantidade certa de energia quando necessário.

[0033] De acordo com uma modalidade da invenção, um sistema de bombeamento direto em linha 100 pode usar uma bomba reversível 170 tendo um impulsor 188 com ação trituradora provida por uma ou mais lâminas 183 que atuam automaticamente pelo controle 190 e/ou sistema de controle 200, alterando a direção direta D para a direção reversa R e os um ou mais motores 180, de modo a cortar sólidos e materiais fibrosos longos, permitindo assim a passagem de sólidos e outros objetos através da bomba, evitar entupimentos e prover autolimpeza do sistema e/ou os componentes do mesmo, por exemplo, bombas, tubos e semelhantes. A bomba reversível 170 pode incluir um ou mais controles de motor 172 e um ou mais sensores 173 para gerenciamento remoto pelo controle 190 e/ou sistema de controle 200, economizando tempo e custos de manutenção. De acordo com uma modalidade da invenção, uma bomba reversível de manuseio de sólidos adequada 170 é fabricada pela BJM Pumps LLC, Old Saybrook, Connecticut, com o nome de produto SVF Series tendo impulsores Vortex para triturar lama, esgoto bruto, líquidos viscosos, panos, cavacos de madeira e outros sólidos, SKG Series com trituração dupla RAD-AX® projetada para eliminar toalhetes solúveis e outros sólidos difíceis

16 / 17 em aplicações de águas residuais municipais e industriais, bombas com motores IP67 IE3 e/ou uma bomba trituradora reversível de águas residuais.

[0034] Como mostrado na figura 7, a bomba de águas residuais 170 pode ser um variador de velocidade parar permitir bombeamento continuamente modulado diretamente a partir da entrada de efluente para economizar energia. A bomba de águas residuais 170 pode compreender um motor reversível 180 acionando um rotor 181 tendo um impulsor 188 preso a um disco 182 tendo placas 185 tendo pelo menos uma lâmina 183. Cada lâmina 183 é formada em um lado da placa 185 e fixada pelo fuso radial 184 que se conecta à porção de conexão do fuso 186 da placa 185. As lâminas proveem suporte para a placa 185 na direção direta D para operar como um impulsor 188, isto é, formando um suporte que suporta a placa 185 na posição ativa quando o rotor 181 estiver girando na direção direta (D), e a placa 185 projetando as uma ou mais lâminas 183 na direção periférica quando o rotor 181 gira na direção reversa (R), isto é, a placa 185 sendo aplicada contra o disco 182. Consequentemente, o impulsor 188 serve como uma bomba trituradora, alterando seu sentido de rotação para cortar materiais fibrosos e outros sólidos para poder passar através da bomba 170 e vantajosamente provê um recurso para uma função autolimpante para reduzir os custos de manutenção e reparo, cuja operação é descrita em US 9.726.179, depositado em 18 de agosto de 2017 e incorporado por referência.

[0035] A bomba de águas residuais 170 pode ser conectada operacionalmente a um sistema de controle 200 para monitorar automaticamente, manualmente e/ou remotamente o aparelho e o sistema de bombeamento de líquido 100. De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema de controle 200 pode ser configurado como um sistema supervisório de controle e aquisição de dados (SCADA) para coletar e analisar dados em tempo real de entrada do transdutor de pressão 107, os membros de fechamento 140, a válvula de retenção 160, controles e outros sensores usados

17 / 17 para monitorar e controlar o aparelho e o sistema de bombeamento de líquido

100. O sistema de controle 200 pode ser configurado para gerenciamento de controle remoto para redefinir, desentupir e monitorar para economizar tempo e custos de manutenção. O sistema de controle pode ser formado a partir de outros sistemas de controle operados por computador para coletar e analisar dados em tempo real para configuração com as estruturas da presente invenção.

[0036] Embora certas configurações de estruturas tenham sido ilustradas com o objetivo de apresentar as estruturas básicas da presente invenção, um versado na técnica reconhecerá que outras variações são possíveis que ainda estariam dentro do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, outras variações podem ser feitas à invenção, incluindo a adição de dispositivos para acelerar o fluxo de velocidade de um canal de gravidade com contra-declives ao longo de sua trajetória ou caminho, ou de um canal de fluido preenchido. Vantagens e modificações adicionais serão prontamente discerníveis aos versados na técnica. Portanto, a invenção em seus aspectos mais amplos não se limita aos detalhes específicos e modalidades representativas mostrados e descritos aqui. Por conseguinte, várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito ou escopo do conceito inventivo geral, conforme definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para bombear líquido fluindo em uma rede de alimentação por gravidade tendo um tubo de entrada e um tubo de saída, caracterizado pelo fato de que compreende: um conduto principal compreendendo um corpo principal com uma porção a montante, uma porção a jusante, uma porção de distribuidor, um ou mais condutos de conexão de entrada tendo um corpo operacionalmente conectado, em uma extremidade, à dita porção a montante e, em uma outra extremidade, a uma porção inferior de um corpo de bomba, e um ou mais condutos de conexão de saída tendo um corpo operacionalmente conectado, em uma extremidade, à dita porção a jusante e/ou à dita porção de distribuidor e, em uma outra extremidade, a uma porção superior do dito corpo de bomba, o dito conduto principal adaptado para conectar-se diretamente a um tubo de entrada e a um tubo de saída da rede de alimentação por gravidade de modo a receber fluxo de líquido; uma válvula de retenção operacionalmente conectada na dita porção de distribuidor do dito conduto principal, a dita válvula de retenção sendo operável entre uma primeira posição e uma segunda posição para interromper ou retomar o fluxo de líquido; pelo menos um sensor adaptado para determinar um valor predeterminado do fluxo de líquido localizado no dito conduto principal; uma ou mais bombas conectadas ao dito corpo da bomba, desse modo conectando diretamente cada bomba ao dito conduto de conexão de entrada e ao dito conduto de conexão de saída, cada uma das ditas uma ou mais bombas tendo um motor operacionalmente conectado a um impulsor formado por uma ou mais placas presas em um disco e uma ou mais lâminas localizadas em um lado das ditas uma ou mais placas, o dito motor configurado para operar em uma direção direta para acionar o dito impulsor e em uma direção reversa para permitir que as ditas uma ou mais lâminas eliminem qualquer bloqueio nos ditos um ou mais condutos de conexão de entrada; e um controle eletricamente conectado a cada uma das ditas uma ou mais bombas e ao dito sensor, o dito controle adaptado para energizar o dito motor nas ditas uma ou mais bombas quando a chegada do fluxo de líquido no dito conduto principal estiver acima do dito valor predeterminado do fluxo de líquido no dito conduto principal.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais membros de fechamento operacionalmente conectados a um ou mais flanges do dito conduto principal, localizado na dita porção a montante e na dita a jusante, adaptado para conectar o dito tubo de entrada ao dito tubo de saída, respectivamente.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um ou mais membros de fechamento são selecionados a partir do grupo que consiste em: uma válvula de gaveta ou obturador.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita válvula de retenção é operacionalmente conectada ao dito controle de modo a fechar a dita válvula de retenção para a dita primeira posição para interromper o fluxo de líquido em um nível predeterminado detectado pelo dito sensor e/ou para a dita segunda posição quando o fluxo de líquido cair abaixo do dito nível predeterminado detectado pelo dito sensor.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita uma ou mais bombas compreendem um ou mais controles de motor operacionalmente conectados ao dito controle para energizar o dito um ou mais motores no dito nível predeterminado do fluxo de líquido detectado pelo dito sensor.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas uma ou mais bombas compreendem um ou mais controles de motor operacionalmente conectados ao dito controle para energizar os ditos um ou mais motores quando a dita válvula de retenção estiver na dita primeira posição.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de bomba superior compreende adicionalmente uma válvula de retenção para limitar a saída de fluxo de líquido de retornar para o dito corpo de bomba superior.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito controle compreende adicionalmente um acionamento de frequência variável configurado para operar as ditas uma ou mais bombas dependendo do nível de preenchimento do dito conduto principal.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito controle compreende adicionalmente um acionamento de frequência variável configurado de modo a operar as ditas uma ou mais bombas no dito nível predeterminado do fluxo de líquido detectado pelo dito sensor.