BR112022007922B1

BR112022007922B1 - Método para mudar uma propriedade de um líquido polar

Info

Publication number: BR112022007922B1
Application number: BR112022007922-2A
Authority: BR
Inventors: Brian Rudy Parisien; David Tat Fai Fung; Ron Vered; James Stuart Wight
Original assignee: Brian Rudy PARISIEN; David Tat Fai FUNG; Ron Vered; James Stuart Wight
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2024-03-26

Abstract

MÉTODO PARA MUDAR UMA PROPRIEDADE DE UM LÍQUIDO POLAR, E, USO DE UM TRANSDUTOR. Para mudar uma propriedade de um líquido polar, um transdutor incluindo uma bobina solenoide fica disposto pelo menos parcialmente no líquido, que é impedido de penetrar no interior da bobina. Uma corrente elétrica alternada aplicada na bobina produz um campo magnético ao redor da bobina. A corrente tem uma frequência e uma amplitude de maneira tal que o campo magnético tenha um efeito no líquido que muda uma propriedade do líquido em uma distância de pelo menos 5 metros a partir do transdutor, em que a propriedade é taxa de troca gasosa, tensão na superfície, viscosidade, ponto de congelamento, ou pressão do vapor parcial. Um sistema pode incluir dois transdutores, em que as correntes elétricas são deslocadas em fase ou frequência para controlar o efeito.

Description

Campo Técnico

[001] Esta descrição se refere, no geral, a um sistema e um método para a aplicação de um campo magnético alternado em um líquido polar para mudar uma propriedade do líquido polar e, mais particularmente, para mudar a tensão na superfície, a transferência de massa interfacial, a absorção do gás ou outra propriedade do líquido polar.

Fundamentos da Invenção

[002] Campos magnéticos foram aplicados em várias aplicações em líquidos polares para mudar uma propriedade do líquido. Os líquidos polares são líquidos que contêm moléculas polares. Para que uma molécula seja polar, a mesma precisa experimentar momentos dipolo em si mesma. Um momento dipolo elétrico é causado pela desigual eletronegatividade entre átomos em uma ligação covalente. Uma molécula de água por si mesma é polar. O termo líquido polar aqui usado se refere a um líquido que é pelo menos parcialmente polar, tal como uma mistura de um líquido polar e um líquido não polar, por exemplo, água e óleo.

[003] Campos estáticos com grandes gradientes foram usados para separar partículas nos fluidos. Campos magnéticos foram usados para reduzir a escala em tubos, e sinais eletromagnéticos foram usados em inúmeras aplicações na indústria. Por exemplo, o Pedido de Patente US 20140374236 em nome de Moore et al. descreve um dispositivo de tratamento de líquido compreendendo: duas antenas; um confinamento para conter um líquido incluindo um solvente e um soluto; um gerador operativamente conectado nas duas antenas para gerar uma voltagem oscilante em cada antena, em que cada voltagem é fora de fase com a outra para criar um campo elétrico oscilante; e o líquido no confinamento sendo sujeito ao campo elétrico na presença de um campo magnético para mudar as propriedades químicas e/ou físicas do soluto, sem o líquido entrar em contato com as duas antenas. Este dispositivo é essencialmente um fio condutor enrolado ao redor de um tubo contendo o fluido acoplado em um gerador de sinal. Moore et al. sugerem que a bobina de campo magnético pode ser enrolada ao redor de um material não ferroso ou ferroso que fica posicionado próximo do confinamento contendo líquido, mas não entra em contato com o líquido. Entretanto, dispositivos anexados em um tubo com um líquido polar, tal como descrito por Moore et al. e outras referências da técnica anterior, proveem saída limitada e não podem ser usados para tratamento de corpos de água abertos, tais como rios e lagos industriais.

[004] Em relação a águas abertas, o Pedido de Patente US 20180216246 em nome de Chew et al. preceitua a imersão de uma bobina na água do mar próximo de uma estrutura de metal para produzir uma corrente iônica na água do mar e, assim, impedir que uma corrente de corrosão deixe a superfície do metal. É econômico praticar o método na proximidade do alvo de metal. Morse et al. na Patente US 5.606.723 também empregam o campo elétrico efetuado no líquido; os mesmos preceituam uma bobina em um alojamento a prova de ar, com discos de sonda de voltagem anexados nas extremidades da bobina para distribuir um campo elétrico no interior da solução. Entretanto, o tratamento de grandes corpos de água abertos, ou qualquer outro líquido polar para esta matéria, permanece um problema em aberto, e inéditos dispositivos transdutores e métodos de seu uso precisam ser desenvolvidos.

Sumário

[005] De acordo com um aspecto desta descrição, é provido um método para mudar uma propriedade de um líquido polar compreendendo: dispor um primeiro transdutor incluindo uma primeira bobina solenoide eletricamente condutora pelo menos parcialmente no líquido polar, a bobina formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, em que o líquido polar é substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina, e aplicar uma primeira corrente elétrica alternada na bobina para produzir um campo magnético alternado ao redor da bobina, em que uma parte do campo magnético alternado penetra no líquido polar e a primeira corrente elétrica alternada tem uma primeira frequência e uma primeira amplitude de maneira tal que o campo magnético alternado tenha um efeito no líquido polar que provê uma mudança em uma propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros a partir do primeiro transdutor, em que a propriedade é taxa de troca de gás e a mudança é pelo menos 5%, ou a propriedade é tensão na superfície e a mudança é pelo menos 1%, ou a propriedade é viscosidade e a mudança é pelo menos 0,5%, ou a propriedade é ponto de congelamento e a mudança é pelo menos 0,5 grau C, ou a propriedade é pressão do vapor parcial e a mudança é pelo menos 1%.

[006] De acordo com um outro aspecto, é provido um sistema para mudar uma propriedade um líquido polar, compreendendo um ou mais dispositivos pelo menos parcialmente imersivos (ALPIM), cada qual compreendendo: um gerador de sinal para gerar uma corrente elétrica alternada e um transdutor compreendendo: uma bobina solenoide eletricamente condutora acoplada no gerador de sinal para prover o campo magnético, a bobina formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, o líquido proveniente do exterior da bobina substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina quando o transdutor estiver imerso no líquido. Cada um dos transdutores pode incluir duas peças de extremidade ferromagnéticas dispostas nas extremidades da bobina transversais à mesma e eletricamente isoladas da bobina, para modelar o campo magnético. O sistema pode incluir um centro de controle para controlar os dispositivos ALPIM.

[007] De acordo com um outro aspecto, é provido um método para mudar uma propriedade de um líquido polar, compreendendo: dispor um primeiro transdutor compreendendo uma primeira bobina solenoide eletricamente condutora pelo menos parcialmente no líquido polar, a bobina formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, em que o líquido polar é substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina, e aplicar uma primeira corrente elétrica alternada na bobina para produzir um campo magnético alternado ao redor da bobina, em que uma parte do campo magnético alternado penetra no líquido polar e a primeira corrente elétrica alternada tem uma primeira frequência e uma primeira amplitude de maneira tal que o campo magnético alternado tenha um efeito no líquido polar que muda uma propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros a partir do primeiro transdutor, em que a propriedade é taxa de troca de gás, tensão na superfície, viscosidade, ponto de congelamento, ou pressão do vapor parcial; compreendendo adicionalmente permitir que o líquido polar depois de um período de tratamento flua através dos tubos ou conduítes ao interior de um sistema de irrigação por gotejamento, ou um sistema de dessalinização ou um sistema de aquacultura.

Breve Descrição dos Desenhos

[008] Os expostos e ainda outros objetivos, características e vantagens da descrição serão aparentes a partir da seguinte descrição das modalidades, da forma ilustrada nos desenhos anexos, em que os caracteres de referência se referem às mesmas partes por todas as várias vistas. Os desenhos não estão necessariamente em escala, ênfase, em vez disto, sendo colocada na ilustração dos princípios da descrição: a figura 1 é uma vista seccional transversal de um transdutor da técnica anterior.

[009] A figura 2 é uma vista seccional transversal de um transdutor.

[0010] A figura 3 é uma vista seccional transversal do transdutor que ilustra linhas de fluxo magnético exterior à bobina quando o transdutor estiver energizado.

[0011] A figura 4 é uma vista seccional transversal do transdutor.

[0012] A figura 5 é uma ilustração de um sistema para mudar uma propriedade de um líquido polar com um campo magnético.

[0013] A figura 6 é uma ilustração de um sistema multitransdutores.

[0014] A figura 7 é um diagrama de um transdutor toroidal.

[0015] A figura 7A é uma ilustração de três modalidades de transdutores.

[0016] A figura 8 é um fluxograma do método.

Descrição Detalhada

[0017] Foi verificado que, pela energização uma bobina condutora eletricamente isolada formada de argolas de arame com uma quantidade muita pequena de corrente alternada de menos de um ampère, e preferivelmente centenas de microampères ou menos, e pela colocação da bobina energizada em um líquido polar, tal como água, pode-se gerar um campo magnético alternado que emana a partir da bobina através do isolamento que irá afetar o líquido polar exposto ao campo magnético pela mudança de uma propriedade do líquido polar, tais como taxa de troca de gás ou outras propriedades, e que o líquido afetado, por sua vez, terá um efeito no líquido polar em uma grande distância, de pelo menos dezenas de metros, através de um efeito de contágio ou dominó, mudando uma ou mais propriedades do líquido polar nesta grande distância a partir da bobina que emana o campo magnético, a seguir referido como um transdutor. Os benefícios do ajuste da taxa de transferência de gás ou outras propriedades são inúmeros e têm aplicabilidade em muitas aplicações industriais. Vantajosamente, o transdutor de argola ou bobina é insensível à condutividade do líquido polar, e, portanto, insensível ao pH do líquido, assim, permitindo que o mesmo seja usado em muitos líquidos diferentes, independente da condutividade ou o ambiente de aterramento elétrico na vizinhança do vaso de tratamento.

[0018] Foram feitas tentativas de prover dispositivos submersos que emitem uma corrente elétrica, ou campo elétrico, na água. Entretanto, acredita-se que a presença de uma corrente elétrica ou um campo elétrico pode ter um efeito deletério. Devido à presença de impurezas e misturas, o campo elétrico resulta em uma corrente elétrica que pode ser perigosa ou pelo menos desagradável para pessoas e outras criaturas, e pode causar corrosão e acúmulo mineral de estruturas próximas do dispositivo. O método aqui descrito usa um campo magnético para afetar o líquido. A corrente elétrica na água, se induzida por um dispositivo imerso, irá produzir um campo magnético secundário, diferente do campo magnético produzido pela corrente no dispositivo. Nosso objetivo é usar um campo magnético sem um campo elétrico. Qualquer campo elétrico que pode ser produzido por nosso transdutor de bobina é indesejado e é menor que 1 V/m ou significativamente menor e desprezível. O campo magnético pode ser criado por uma bobina em um transdutor, ao mesmo tempo em que o campo elétrico produzido pelo transdutor é idealmente zero.

[0019] Foi verificado que, usando apenas um campo magnético alternado, e intensificando seu efeito pela modelagem do campo magnético, pode-se mudar as propriedades de um líquido polar em uma distância de 40 metros e mais com um sinal de potência muito baixa que produz um campo magnético alternado de baixa intensidade. Acredita-se que, quando um transdutor apropriadamente energizado, com um sinal elétrico adequado tendo uma frequência e uma amplitude adequadas, for colocado em um líquido polar, o campo magnético alternado resultante que emana da bobina afeta o líquido em proximidade imediata à bobina, mudando a propriedade do líquido próximo à bobina. Surpreendentemente, o efeito, então, se expande através do líquido, frequentemente em uma questão de minutos. A diferença deve ser notada entre a velocidade da propagação do campo, isto é, a velocidade da luz no meio em particular, e a velocidade do efeito de mudança no líquido que é significativamente menor que a velocidade da luz. O efeito verificado pode ser concebido como um efeito dominó em moléculas do líquido: o campo magnético gerado pelo transdutor afeta moléculas e/ou ligações intermoleculares no líquido próximo do transdutor. O que foi verificado é que, quando se usa um sinal de frequência e amplitude adequadas, a parte afetada do líquido afeta uma outra parte das moléculas em alguma distância a partir do transdutor, e assim por diante. O termo “efeito dominó” se refere a uma sequência ligada de eventos, embora os eventos não sejam necessariamente mecânicos, como no caso das peças de dominó. O efeito pode ser referido como uma reação em cadeia ou um efeito de contágio.

[0020] Foi verificado que, quando uma bobina for imersa em um líquido polar e energizada com uma corrente elétrica alternada, a frequência da corrente e, assim, a taxa de mudança para o campo magnético afetam a distância em que uma propriedade em particular do líquido muda de forma perceptível. Em outras palavras, algumas frequências são melhores do que outras. O mesmo foi observado para as amplitudes da corrente suprida para a bobina. Isto pode ser explicado por efeitos de ressonância que ocorrem em moléculas polares do líquido e/ou em ligações intermoleculares sob a influência do campo magnético produzido pela bobina. É importante que os parâmetros ideais (preferidos) da corrente na bobina dependam da aplicação em que a bobina é usada. Em particular, os parâmetros ideais podem depender do líquido em particular e da propriedade monitorada. Contudo, é crucial que o transdutor que inclui a bobina afete o líquido apenas com campo magnético com um campo elétrico praticamente ausente externo à bobina; assim, os parâmetros da corrente são sintonizados para aumentar os efeitos causados pelo campo magnético. Diferentemente, a técnica anterior sintoniza os parâmetros de transdutores para melhor empregar o campo elétrico emitido a partir de um transdutor, enquanto os inventores do método aqui descrito sugerem sintonizar os parâmetros para melhor empregar o campo magnético provido por um transdutor.

[0021] A figura 1 ilustra um campo magnético provido por uma bobina solenoide (cilíndrica) enrolada ao redor de um suporte reto 12b. As linhas de campo 34 próximas à solenoide são substancialmente paralelas umas às outras e têm mesma polaridade. Esta parte 35 do campo magnético substancialmente unidirecional (em um momento em particular) pode prover um efeito cumulativo que muda uma propriedade em particular do líquido polar ao redor de onde a bobina é imersa. É preferido que a bobina seja uma bobina solenoide, já que a forma cilíndrica alongada do solenoide provê o campo magnético ao redor do solenoide, o campo quase paralelo ao eixo geométrico longitudinal do solenoide em proximidade imediata à bobina. As extremidades do solenoide têm potencialmente um efeito deletério, já que as polaridades das linhas de convergência do fluxo magnético se opõem umas às outras, portanto, é desejável reduzir ou possivelmente excluir este efeito. É desejável expandir o espaço ao redor da bobina em que as linhas magnéticas são próximas de ser paralelas umas às outras, de forma que mais líquido possa experimentar o efeito cumulativo do campo magnético. Isto pode ser feito pelo uso de uma bobina solenoide muito longa, ou pela modelagem do campo magnético com a ajuda de peças de extremidade preferivelmente planas nas extremidades da bobina.

[0022] Adicionalmente, as linhas de campo no suporte 12b têm uma polaridade diferente. Assim, se o líquido tiver acesso ao interior da bobina, o efeito cumulativo será negado. Desta maneira, é desejável impedir que o líquido seja afetado pela direção oposta do campo magnético. Isto pode ser alcançado por impedir que o líquido entre no interior da bobina, por exemplo, colocando um núcleo ferromagnético ou qualquer tipo de suporte ou enchimento no interior da bobina, ou pela colocação da bobina em um contêiner que impede que o líquido entre na região interior da bobina ou nas regiões polares; entretanto, o campo magnético deve ser capaz de passar através do contêiner. Um núcleo ferromagnético tem o efeito de aumentar a densidade do fluxo magnético, bem como impedir que o fluido entre no interior da bobina. Qualquer corpo não ferromagnético colocado no interior da bobina preferivelmente se estende além das extremidades da bobina para impedir o acesso do líquido às polaridades opostas mais concentradas nos polos magnéticos.

[0023] Experimentos foram conduzidos em que um transdutor foi desenhado para aumentar o efeito de uma parte unidirecional do campo magnético, ao mesmo tempo impedindo que uma outra parte do campo, de polaridade oposta, penetre no líquido, em cada momento em particular. A parte unidirecional 35 do campo magnético é entendida como um volume espacial contendo uma parte do campo magnético produzida pela bobina, em que linhas de campo no volume são substancialmente paralelas umas às outras em um momento em particular, embora possam ter a direção oposta em um outro momento.

[0024] Para sumarizar, um método para mudar uma propriedade de um líquido polar inclui as seguintes etapas: (A) dispor um primeiro transdutor pelo menos parcialmente no líquido polar, em que o transdutor inclui uma primeira bobina solenoide eletricamente condutora formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, em que o interior da bobina é preenchido, vedado ou se abre para fora do líquido para impedir que o líquido polar proveniente do exterior da bobina penetre no interior da bobina, e (B) aplicar uma primeira corrente elétrica alternada na bobina para produzir um primeiro campo magnético ao redor da bobina, o campo tendo uma parte interna à bobina e uma parte externa à bobina, a parte externa penetrando no líquido polar. A primeira corrente elétrica alternada tem uma primeira frequência e uma primeira amplitude, de maneira tal que a parte externa do primeiro campo magnético tenha um efeito no líquido polar, desse modo, mudando a propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros a partir do primeiro transdutor, preferivelmente 10 metros a partir do primeiro transdutor, e mais preferivelmente, a distância é pelo menos 40 metros, e ainda mais preferivelmente a distância é pelo menos 150 metros. Acredita-se que o efeito produzido pelo campo magnético é o efeito dominó discutido anteriormente. Preferivelmente, o transdutor produz nenhum campo elétrico no exterior do mesmo maior que 1 V/m. Até mesmo um campo elétrico muito pequeno que pode ser produzido pela bobina é indesejado. A figura 8 ilustra um fluxograma do método, em que as etapas do método 810 e 820 podem ser realizadas em qualquer ordem, incluindo execução concorrente.

[0025] A propriedade do líquido polar é uma propriedade intrínseca, tais como viscosidade, tensão na superfície, pressão parcial de equilíbrio na fase de gás do líquido polar, máxima concentração de saturação do gás dissolvido para um gás em particular, calor de vaporização, um ponto de congelamento ou um ponto de ebulição do líquido polar. As vantagens do método foram demonstradas para propriedades tais como taxa de troca de gás através do filme interfacial na superfície do líquido e aquela das bolhas de gás no líquido. Os inventores têm motivos para crer que outras propriedades de um líquido polar podem ser controladas usando o campo magnético da forma aqui descrita. O valor da mudança em uma propriedade em particular do líquido depende da natureza da propriedade e dos mecanismos físicos envolvidos. Em particular, na distância de 5 metros a partir do transdutor, a taxa de troca de gás do líquido polar muda em pelo menos 5%, a tensão na superfície do líquido polar muda em pelo menos 1%, a viscosidade do líquido polar muda em pelo menos 0,5%, a temperatura do ponto de congelamento do líquido polar muda em pelo menos 0,5 grau C, ou a pressão do vapor parcial do líquido polar muda em pelo menos 1%.

[0026] O tempo necessário para que a mudança se torne detectável depende da distância do transdutor. Em nossos experimentos, mudanças em uma taxa de transferência de massa interfacial foram perceptíveis depois de 2 minutos em 10 metros, foram inequívocas depois de 6 minutos, e continuaram a crescer depois de 96 horas. O impacto também foi mensurável em 150 m em 24 horas. No geral, uma propriedade do líquido polar muda na distância de 5 metros em 10 minutos.

[0027] A corrente elétrica alternada pode ter um perfil de seno, um perfil trapezoidal, um perfil triangular, etc. A frequência e a amplitude da corrente elétrica usada no transdutor dependem do líquido em particular e, possivelmente, da propriedade que se deseja mudar. Nossos experimentos mostram que algumas frequências produzem mudança maior e/ou mais rápido que outras frequências. Os parâmetros verificados são aqui providos. Quando tais parâmetros não forem conhecidos, o sistema pode ser configurado para realizar uma varredura através de uma faixa de frequências, ficando em uma frequência em particular por um intervalo de tempo predeterminado, ao mesmo tempo em que a propriedade do líquido é monitorada. No geral, a frequência da corrente elétrica usada para energizar o transdutor é maior que 100 Hz e menor que 5.000 Hz, e uma raiz quadrada média da amplitude é menor do que 3 ampères, preferivelmente menor que 500 mA, e mais preferivelmente menor que 50 mA.

[0028] Deve-se entender que o método aqui descrito é praticável simplesmente pelo uso de uma bobina que tem uma pluralidade de voltas sem ter um núcleo 12a, quando o interior da bobina estiver vazio, mas inacessível ao líquido, por exemplo, vedado. Em uma outra modalidade, um núcleo magneticamente permeável é provido. Alternativamente, o núcleo pode ser um carretel plástico, por exemplo, usado para formar as muitas voltas do arame que resultam na bobina. O carretel pode ser de um outro material, que não afeta deleteriamente o desempenho do transdutor, ou pode não haver carretel ou núcleo presentes e o líquido pode ser impedido de entrar no interior da bobina por outro meio.

[0029] As figuras 2 até 4 ilustram transdutores de acordo com os quais uma propriedade, tais como uma taxa de transferência de massa interfacial ou outras propriedades de um líquido polar, pode ser mudada se o transdutor for provido com um sinal alternado, por exemplo, de cerca de 2,5 kHz e com uma corrente de cerca de 133 microAmpères. Certamente, o método não é limitado a esta frequência ou corrente, já que estas são apenas modalidades exemplificativas que proveram resultados surpreendentemente favoráveis. Acredita-se que as frequências entre 100 Hz e 20 kHz irão produzir uma mudança em uma propriedade de um líquido polar, com um intervalo preferível de frequências entre 1 kHz e 5 kHz.

[0030] A figura 2 ilustra uma modalidade exemplificativa. Um transdutor 10 tem uma bobina solenoide 11 de arame eletricamente isolado enrolado ao redor do núcleo 12a. Aqui e em outro local nos desenhos, um círculo com uma cruz indica uma seção transversal de uma argola de bobina em que uma corrente flui para o interior do plano do desenho, ao mesmo tempo em que um círculo duplo indica uma seção transversal de uma argola de bobina em que a corrente flui para fora do plano do desenho. O isolamento do arame permite que um campo magnético passe através do mesmo. As duas extremidades da bobina são eletricamente acopladas em dois terminais de um gerador de sinal (não mostrado), de forma que a corrente alternada possa fluir através da bobina 11 do gerador de sinal e de volta para o gerador de sinal. Em operação, uma corrente elétrica alternada na forma de uma onda senoidal de 2,5 kHz é provida para a bobina 11. A raiz quadrada média (rms) da amplitude da corrente alternada é 133 microampères. Como é bem entendido, um campo magnético é gerado emanando a partir da e externo em relação à bobina 11. O transdutor 10 tem um núcleo 12a feito de um material ferromagnético, por exemplo, aço macio ou aço inoxidável. São integrais com o núcleo peças de extremidade planas 14 e 16, também feitas de aço macio ou aço inoxidável ou aço inoxidável ou outras ligas, com a permeabilidade relativa de 100 a 5.000% e possivelmente mais. A altura da bobina 11 e do núcleo 12a é h = 3,5 cm, e o diâmetro (dimensão máxima) das peças de extremidade é W = 5 cm.

[0031] A figura 3 ilustra as linhas magnéticas do fluxo 32, que são substancialmente paralelas devido à forma alongada substancialmente reta do núcleo e devido ao efeito de modelagem do campo das peças de extremidade 14 e 16 que se estendem normalmente até o núcleo. Sem restrições, o núcleo 12b ausentes as peças de extremidade polares, as linhas magnéticas de fluxo 34 não ficam paralelas, como é mostrado na figura 1. Para alcançar um efeito maior no líquido em que o transdutor é colocado, é preferido ter linhas de fluxo substancialmente paralelas. As tampas de extremidade 14 e 16 nos polos do núcleo 12a do transdutor 10 (figuras 2 e 3) concentram as linhas magnéticas do fluxo 32, de forma que as linhas de fluxo externas à bobina 11 e ao núcleo 12a fiquem quase paralelas.

[0032] Voltando, agora, para a figura 4, é mostrado que o transdutor 10 tem uma altura h e um raio R1. O raio R2 define o raio do centro do núcleo de metal 12a até o exterior da bobina 11 tendo N voltas. A título de exemplo, a altura da bobina L = 3 cm, h = 3,5 cm, R1 = 2,5 cm, R2 = 0,8 cm, N = 44 voltas de arame isolado de filamento único bitola 22. O núcleo foi feito de aço macio.

[0033] Experimentos foram feitos para observar o impacto da exposição da água nos campos magnéticos, da forma aqui descrita, na taxa de transferência de massa através da interface ar água interface das bolhas. Diversos pares de frequência e corrente foram verificados por prover melhor resultados do que outros: 2.500 Hz na corrente de 0,100 mA, 2.700 Hz na corrente de 0,099 mA, e 4.000 Hz na corrente de 0,140 mA. A busca por parâmetros preferíveis foi com base em hipóteses teóricas de como a tecnologia funcionou, e incluiu o ajuste de parâmetros enquanto o efeito foi medido. Mais de tais parâmetros podem ser verificados por experimentação. É esperado que o efeito vantajoso possa ser alcançado para frequência e corrente que desviam dos parâmetros preferíveis, em particular, em ± 10 Hz e ±15 microampères, respectivamente. Os inventores acreditam que outros pares de frequência e corrente que resultam na mudança de uma propriedade de um líquido polar em uma distância de pelo menos 10 metros podem ser verificados. Deve ser percebido que os parâmetros do campo magnético e do sinal elétrico exigidos podem variar dependendo do líquido, por exemplo, o nível e a natureza da contaminação na água. A geometria do vaso ou do corpo de água também pode afetar os parâmetros necessários para alcançar o efeito desejado. Para a modalidade mostrada nas figuras 2 até 4, foi demonstrado que, impedindo que uma parte do campo magnético no interior da bobina 11 entre em contato com o fluido, a outra parte do campo magnético, a parte exterior à bobina 11, pode mudar de forma perceptível e efetivamente uma propriedade do líquido no qual a mesma está submersa. Assim, ou bloquear o campo magnético interior ou impedir que o líquido acesse o campo magnético no interior da bobina permite que o campo exterior à bobina 11 mude significativamente uma propriedade do líquido. O desenho sugerido do transdutor garante que campos magnéticos nestas regiões diferentes não passem simultaneamente através do líquido polar ou os mesmos terão um efeito deletério uns nos outros, não produzindo uma mudança desejada em uma propriedade do líquido polar. Preferivelmente, o campo magnético no interior da bobina da figura 2 é totalmente ou substancialmente impedido de se propagar através do líquido, em uma modalidade menos preferida, pelo menos 75% do campo magnético no interior da bobina 11 é impedido de penetrar no líquido polar. Em relação à parte do campo magnético exterior à bobina, é desejável que pelo menos 75% do campo magnético exterior à bobina e emanando a partir da bobina penetre no líquido.

[0034] As figuras 2 até 4 mostram modalidades em que uma propriedade, tais como taxa de transferência de massa interfacial ou outras propriedades do líquido polar, possa ser mudada se o transdutor for provido com um sinal alternado de cerca de 2,5 kHz e com uma corrente de cerca de 133 microAmpères. Certamente, as modalidades não estão limitadas a esta frequência ou corrente, já que as mesmas são apenas valores exemplificativos que proveram resultados surpreendentemente favoráveis. Acredita-se que as frequências entre 100 Hz e 20 kHz irão produzir uma mudança em uma propriedade de um líquido polar, com um intervalo preferível de frequências entre 1 kHz e 5 kHz.

[0035] Os supradescritos transdutores podem ser usados em um sistema para mudar uma propriedade de um líquido polar com um campo magnético. Em relação à figura 5, o sistema inclui um gerador de sinal 910 para gerar um sinal elétrico alternado, e pelo menos um transdutor 920, que tem uma bobina eletricamente condutora 930 com um isolamento que isola eletricamente uma argola da bobina da outra, embora permita que um campo magnético passe através. Nenhuma corrente elétrica é transmitida do dispositivo para o fluido polar.

[0036] A bobina 930 é acoplada no gerador de sinal 910, de forma que o gerador 910 possa prover uma corrente elétrica alternada para a bobina 930 e, portanto, provendo campo magnético ao redor da bobina 930.

[0037] Preferivelmente, a bobina 930 é uma bobina solenoide, isto é, um cilindro no sentido em que o mesmo tem um eixo geométrico central reto e todas as seções transversais normais ao eixo geométrico têm uma mesma forma, embora não necessariamente um círculo. A título de exemplo, o núcleo 12a (figura 3) pode ser uma barra de aço com uma seção transversal quadrada. O arame enrolado ao redor de um núcleo como este forma um cilindro em que uma seção transversal lembra um quadrado com cantos arredondados. A altura do cilindro pode ser na faixa de 3 cm a 50 cm.

[0038] A bobina é formada de argolas de um metal condutor, tal como cobre, etc. O número de argolas pode ser na faixa de 20 a 2.000. As argolas são eletricamente isoladas. Cada argola tem um interior vazio que pode ser preenchido, por exemplo, com um suporte ou núcleo ao redor do qual as argolas são bobinadas. A pilha de interiores da argola forma um interior 960 da bobina 930. O interior da bobina 960 é protegido do líquido quando o transdutor estiver imerso no mesmo, de forma que uma parte do campo magnético interna à bobina 930 seja substancialmente impedida de penetrar no líquido. O interior 960 da bobina 930 pode ser preenchido com algum material, da forma aqui discutida em outro local, ou vedado. Embora a figura 5 mostre a bobina 930 como tendo uma única camada de arame, a bobina 930 pode ser formada de uma, duas ou mais camadas de arame, uma próxima camada recirculada ao redor de uma camada prévia. A figura 2 ilustra uma modalidade do transdutor descrito em relação à figura 5, em que a bobina 11 tem duas camadas de arame.

[0039] O transdutor 920 tem duas peças de extremidade 940 e 950 para modelar uma parte do campo magnético externo à bobina 930, desse modo, fazendo com que o mesmo penetre no líquido. As peças de extremidade 940 e 950 ficam dispostas nas extremidades da bobina 930 transversal à mesma, preferivelmente normalmente, de forma que as linhas de força do campo magnético entre as peças de extremidade fiquem substancialmente paralelas ao eixo geométrico central da bobina 930. As peças de extremidade 940 e 950 são eletricamente isoladas da bobina. Cada uma das peças de extremidade 940 e 950 é feita de um material magneticamente permeável com permeabilidade relativa de pelo menos 100 vezes mais alta do que a permeabilidade relativa do líquido polar sob o tratamento, preferivelmente de um material ferromagnético, tais como aço macio ou aço inoxidável ou outras ligas, com a permeabilidade relativa de 100 a 5.000% e possivelmente mais. As peças de extremidade 940 e 950 podem ser planas e normais à bobina. As mesmas podem ser redondas e centralizadas na bobina. Os diâmetros (medição máxima) das peças de extremidade são preferivelmente pelo menos metade da altura da bobina que, por sua vez, pode ser 3 cm < L < 50 cm. Em uma modalidade, as peças de extremidade são dois cones com seus ápices direcionados um para o outro e seus eixos geométricos de simetria coincidindo com o eixo geométrico central do solenoide.

[0040] O interior 960 da bobina 930 pode ser preenchido com qualquer material para garantir que o líquido seja substancialmente impedido de entrar no interior da bobina e, assim, não seja afetado por uma parte do campo magnético no interior da bobina. Idealmente, 100% do líquido é impedido de entrar no interior da bobina. Menos preferivelmente, 80%, e menos preferivelmente, 50% é impedido. Água que entra na bobina tem um efeito deletério. Em uma modalidade, o interior 960 da bobina é preenchido com um ou mais materiais não ferromagnéticos, isto é, materiais com permeabilidade magnética relativa menor que ou igual a 1 H/m.

[0041] Em uma modalidade, o interior 960 da bobina 930 é vedado, por exemplo, pela colocação da bobina em um contêiner que permite que o campo magnético passe através do mesmo, de forma que o interior 960 não seja acessível pelo líquido quando o transdutor 920 estiver pelo menos parcialmente imerso no mesmo. As peças de extremidade 940 e 950 podem estar fora do contêiner de forma que o líquido possa ser afetado por uma parte do campo magnético entre as peças de extremidade. Em uma modalidade, o interior da bobina é apenas parcialmente vedado, ao mesmo tempo em que a abertura não fica em contato com o líquido, por exemplo, o transdutor 920 fica disposto na superfície do líquido.

[0042] Em uma modalidade, o interior da bobina é preenchido com ar ou um outro gás, ou uma mistura de gases, que pode suportar o dispositivo na superfície do líquido. Em uma outra modalidade, há vácuo dentro do interior da bobina, que deve ser apropriadamente vedado.

[0043] Em uma modalidade, o interior 960 da bobina 930 pode conter um núcleo reto formado de um material adequado para as peças de extremidade 940 e 950, preferivelmente um material ferromagnético para aumentar a densidade do fluxo magnético produzido pela bobina. As peças de extremidade 940 e 950 podem ser eletricamente conectadas no núcleo, ou integrais com o mesmo, da forma ilustrada na figura 2, em que o transdutor 10 é uma modalidade do transdutor 920. Entretanto, não é necessário que as peças de extremidade 940 e 950 façam contato com o núcleo, embora as mesmas devam ser dispostas nas extremidades da bobina, em proximidade imediata com a mesma e, preferivelmente, em contato com o núcleo. Em uma modalidade, o núcleo e as peças de extremidade são eletricamente isolados do líquido.

[0044] O gerador de sinal 910 pode ser configurado para prover uma corrente elétrica periódica com uma amplitude e uma frequência predeterminadas. A corrente é preferivelmente menor que 3 ampères, mais preferivelmente menor que 500 mA, e mais preferivelmente menor que 50 mA. Um circuito de retorno pode ser usado para controlar o sinal elétrico na dependência de um parâmetro medido. O gerador de sinal 910 pode ser capaz de prover uma pluralidade de frequências predeterminadas ou uma faixa predefinida de frequências, e o sistema pode utilizar uma frequência determinada como ideal a partir da pluralidade de frequências. Um instrumento de medição capaz de medir um parâmetro, tais como um valor de taxa de troca de gás, tensão na superfície, viscosidade, temperatura do ponto de congelamento, ou pressão do vapor parcial, pode ser conectado em um circuito de realimentação que pode ser usado para ajustar a frequência e a amplitude do sinal provido para o transdutor para otimizar ou intensificar um processo que exige uma mudança na propriedade do líquido polar.

[0045] Em particular, o gerador de sinal 910 pode ser configurado para funcionar em pelo menos um dos seguintes modos experimentalmente verificados por prover resultados vantajosos: 2.500 Hz na corrente de 0,100 mA, 2.700 Hz na corrente de 0,099 mA, e 4.000 Hz na corrente de 0,140 mA. É esperado que aproximadamente o efeito vantajoso possa ser alcançado por frequência e corrente que desviam dos parâmetros ideais em particular em +/10 Hz e +/- 15 uA, respectivamente, ao mesmo tempo em que o efeito pode ser reduzido em cerca de 63% da efetividade de pico.

[0046] O transdutor 920 e o gerador de sinal 910 podem ser parte de um dispositivo ALPIM 970 que se pretende que seja pelo menos parcialmente imerso em um lago industrial, rio, oceano, etc. Preferivelmente, o gerador de sinal e o transdutor são alojados separadamente e conectados por um par de arames ou um cabo coaxial. Em uma modalidade, a bobina é pelo menos parcialmente imersa no líquido, ao mesmo tempo em que o gerador de sinal não é imerso - o mesmo pode residir em um bote no qual a bobina é anexada. Em uma outra modalidade, o gerador de sinal é pelo menos parcialmente imerso no líquido. Então, o interior do dispositivo 920 provê um espaço eletricamente isolado no qual alojam-se os componentes eletrônicos exigidos para operar o dispositivo. Em uma modalidade, o dispositivo ALPIM inclui meio flutuante, tal como balastro de flutuação de espuma. Em uma modalidade, a flutuação é provida pelo aprisionamento de ar ou espuma no contêiner vedado, em que os componentes eletrônicos são mantidos. A espuma ajuda a evitar a expansão e a contração diurna do ar com a correspondente condensação da umidade no interior do alojamento eletrônico. Uma tira metálica através da espuma pode ser usada para permitir a transmissão do calor gerado pelo circuito eletrônico. O dispositivo ALPIM 970 pode ter uma antena para comunicação sem fio com um centro de controle ou outros transdutores, e/ou um receptor GPS.

[0047] Em uma modalidade, um transdutor na forma de uma bobina toroide 90, como é mostrado na figura 7, arranjada em um círculo completo com suas duas extremidades eletricamente acopladas no gerador de sinal, de forma que uma pequena corrente alternada possa passar através do toroide 90 que, por sua vez, gera um campo magnético ao redor do interior do toroide. Certamente, o toroide deve ser construído para permitir que o líquido polar flua através das bobinas do próprio toroide. Isto pode ser feito pela provisão de uma manga plástica rígida 92 que permite que um campo magnético passe através da mesma formada na forma de um toroide e alimentando um trecho do fio eletricamente condutor 94 no interior da manga. As extremidades do arame 94 são eletricamente acopladas em um gerador de sinal, não mostrado. O próprio arame 94 é eletricamente isolado e permite que um campo magnético gerado passe através do mesmo.

[0048] Já que há apenas um campo magnético externo muito fraco, externo ao próprio toroide 90, e predominantemente todo o campo magnético é interno à região do próprio toroide 90, o problema associado com ter dois campos magnéticos opostos em regiões diferentes é substancialmente obviado. Assim, uma outra modalidade do transdutor desenvolvida por nós é um transdutor em forma de toroide, em que o líquido exposto ao campo interno afeta o líquido a uma distância a partir do mesmo e, portanto, pode-se mudar uma propriedade deste líquido pela aplicação de uma corrente alternada em uma frequência predeterminada. Em operação, o transdutor toroidal é submerso em um líquido polar e um sinal de corrente alternada na forma de uma onda senoidal com uma frequência adequada é provido para o transdutor.

[0049] Em uma modalidade ilustrada na figura 7A, uma bobina solenoide relativamente longa 310 é parcialmente imersa em um líquido transversal à mesma, de forma que a extremidade de topo da bobina e a curvatura associada do campo magnético fiquem acima da superfície 315 e praticamente não afetem o líquido, ao mesmo tempo em que a extremidade inferior da bobina e a curvatura associada do campo magnético fiquem relativamente distantes abaixo da superfície, assim, tendo pouco efeito na camada da superfície próxima do líquido. Então, em cada momento em particular, a camada da superfície próxima do líquido é afetada pelo campo substancialmente paralelo que muda a propriedade do líquido. A bobina pode ter um núcleo, e pode ter o interior da bobina vedado em ambas as extremidades ou apenas na extremidade de base deixando a extremidade superior 320 aberta ao. O transdutor pode ser suportado por um meio flutuante, por exemplo, uma boia, ou ser anexado em uma parede do vaso ou do corpo de água, etc. Como em outras modalidades, o líquido é impedido de entrar no interior da bobina.

[0050] Em uma modalidade, a bobina solenoide é vedada em um contêiner a prova d’água 340 (figura 7A) ajustado ao longo da bobina e se estendendo significativamente além das extremidades da bobina, em pelo menos 10% e, preferivelmente, pelo menos 20% de uma altura da bobina, para impedir que o líquido entre no interior da bobina e nas partes polares do campo magnético. Em ainda uma outra modalidade, a bobina tem um núcleo não magnético 350 que se estende significativamente além das extremidades da bobina, em pelo menos 10% e, preferivelmente, pelo menos 20% de uma altura da bobina, para o mesmo propósito. Certamente, o transdutor pode ser apenas parcialmente imerso no líquido polar.

[0051] Em uma modalidade, o dispositivo ALPIM pode ser movido através de um corpo de água ou outro líquido, com o ajuda de um barco, navio ou embarcação, preferivelmente de uma maneira controlada, ou suportado por uma boia ou um bote.

[0052] Em relação à figura 6, os supradescritos transdutores podem ser usados em um sistema multitransdutores 200. O sistema inclui pelo menos dois transdutores 210 e 230 e um centro de controle 250. Cada um dos transdutores inclui uma bobina para gerar campo magnético quando provida com uma corrente elétrica alternada. Preferivelmente, os transdutores são bobinas cilíndricas e incluem peças de extremidade, como exposto. Entretanto, outros transdutores podem ser usados sob controle do centro de controle 250. Preferivelmente, cada um dos transdutores é eletricamente conectado em seu próprio gerador de sinal. Da forma mostrada na figura 6, um primeiro gerador de sinal 220 provê uma corrente elétrica alternada para o primeiro transdutor 210, e um segundo gerador de sinal 240 - para o segundo transdutor 230. Em uma outra modalidade, um gerador de sinal provê uma corrente elétrica para dois ou mais transdutores.

[0053] Voltando para a figura 6, os transdutores podem ser colocados em um vaso ou um corpo de água aberto ou resíduos, etc., 260. A título de exemplo, os dispositivos imersivos 201 e 202, cada qual incorporando um transdutor e, preferivelmente, um gerador de sinal, podem ser colocados em uma distância D (20 cm < D < 300 m) uns dos outros pelo menos parcialmente imersos em um lago industrial, rio, lagoa ou oceano. O centro de controle 250 pode ficar localizado em terra ou outro local e comunicar com os dispositivos 201 e 202 através de qualquer protocolo de comunicação, preferivelmente sem fio. Em uma modalidade, múltiplos transdutores podem ser implementados sem um controlador.

[0054] Foi verificado que, pela colocação de dois mesmos transdutores, por exemplo, dois transdutores de bobina, em um líquido polar ou corpo de água, efeitos diferentes podem ser obtidos, dependendo de como os dois transdutores são operados. Isto provê uma maneira conveniente, na qual uma propriedade mais desejada do líquido polar pode ser controlada, tais como viscosidade, tensão na superfície, pressão parcial de equilíbrio na fase de gás, máximas concentrações da saturação do gás dissolvido, calor de vaporização, e ponto de congelamento ou de ebulição do líquido polar.

[0055] Dois ou mais transdutores podem ser usados em conjunto e controlados a partir de um mesmo centro de controle, em que as frequências da corrente elétrica nos transdutores são as mesmas e a primeira e a segunda correntes elétricas alternadas são em fase, tendo um relacionamento de fase em zero grau para aumentar a mudança no líquido polar. Foi verificado que, pelo uso de dois transdutores 10 providos com um mesmo sinal alternado na frequência e em que os sinais são em fase, a taxa de transferência de massa interfacial foi aumentada mais do que o aumento provido por um único transdutor. A título de exemplo, um aumento de 16% na taxa de transferência de massa interfacial provido por um único transdutor foi adicionalmente aumentado para 20% quando um segundo transdutor tendo a mesma frequência e em fase foi introduzido; os transdutores devem ser espaçados em uma distância adequada para maximizar um efeito desejado. Por exemplo, uma pluralidade de transdutores podem ser espaçados ao longo de um corpo de água, tal como um canal, a fim de mudar a temperatura de congelamento da água nas regiões do canal ao redor das quais os transdutores são colocados. Ajustar a fase entre os dois sinais provido para dois transdutores de forma que os dois sinais ficassem fora de fase, isto é, deslocado ou distorcido em fase em quantidades variadas atenuou o efeito desejado. A mudança de propriedade diminuiu até próximo de ou cerca de zero, nesta instância, os transdutores tendo pouco ou nenhum efeito. Não obstante, já que a distorção da fase atenuou o efeito desejado, sintonia da maneira pelo ajuste da fase em pequenos deslocamentos (gradualmente) é uma maneira na qual o controle do efeito desejado pode ser alcançado. Por exemplo, um aumento de 20% na taxa de transferência de massa interfacial alcançado com dois transdutores tendo sinais em fase pode ser diminuído, por exemplo, até 10% pela distorção da fase desta maneira.

[0056] Além do mais, dois ou mais transdutores podem ser usados em conjunto e controlados a partir de um mesmo centro de controle, em que as frequências da corrente elétrica nos transdutores diferem umas das outras, para mudar a propriedade do líquido polar opostamente à mudança causada por um transdutor individualmente. As mudanças opostas são entendidas como opostas em relação a uma base de referência da propriedade quando o líquido não tiver sido tratado por um campo magnético. A base de referência é o estado natural do líquido antes de o(s) transdutor(es) ser(em) ativado(s) e afetar(em) o líquido de alguma maneira. A título de exemplo, um transdutor pode aumentar um parâmetro em particular que mede uma propriedade do líquido acima da base de referência distinguindo o líquido não tratado, ao mesmo tempo em que os dois transdutores com frequências de deslocamento irão diminuir o mesmo parâmetro abaixo da base de referência.

[0057] Foi verificado que uma diferença na frequência entre dois transdutores em até 1 Hz mudou o efeito no líquido polar, diminuindo a taxa de transferência de massa interfacial abaixo daquela de líquido polar não tratado, em vez de aumentar a taxa de transferência de massa interfacial. A taxa de transferência de massa interfacial é uma de muitas propriedades que podem ser mudadas. O mesmo efeito foi verificado com um deslocamento de 5 Hz na frequência. Se a fase for deslocada gradualmente, o efeito é atenuado cada vez mais até chegar a zero. Isto é importante já que nos permite controlar a intensidade do efeito.

[0058] Vantajosamente, o sistema aqui descrito pode ser colocado em qualquer líquido que irá acomodar o mesmo. O mesmo ser escalado no tamanho para maior ou menor, como exigido. Diferentes aplicações industriais podem impor diferente profundidade de colocação do nosso dispositivo. Na maior parte dos corpos de água abertos, o esforço de remediação é acionado pela transferência de oxigênio na superfície do corpo de água. A colocação de um ou mais transdutores próximos da superfície da água com um dispositivo flutuante para acomodar um nível da água em flutuação é a modalidade preferida. Ao contrário, sistemas da técnica anterior, que exigem ser externos a um tubo ou conduíte em que a água flui, exigem um tubo que irá permitir que um campo magnético penetre e flua através sem afetar significativamente o campo. Além do mais, tais sistemas não podem ser facilmente movidos de um local para um outro. Uma vez fixo em um tubo, o mesmo permanece tipicamente no local.

[0059] Um método para separar um líquido polar e não polar em uma emulsão do mesmo pode incluir: introduzir a emulsão em uma câmara de mistura e colocar um primeiro transdutor e um segundo transdutor em contato com a emulsão polar/não polar; aplicar um sinal selecionado em uma amplitude e uma frequência escolhidas no primeiro transdutor e um sinal selecionado que é pelo menos 1 Hz diferente daquele para o primeiro transdutor no segundo transdutor, de maneira tal que os transdutores provejam dois sinais de frequência e campos magnéticos ligeiramente desalinhados para a emulsão para produzir uma mudança na tensão na superfície da água. A correspondente tensão interfacial óleo/água mais alta resultante irá favorecer o coalescência das gotículas de líquido não polar que colidem nos líquidos polares e não polares em condições de mistura brandas. As condições de mistura brandas podem ser geradas por um misturador mecânico em um vaso equipado com armazenamentos temporários mecânicos ou uma seção de tubulação equipada com uma válvula de mistura para gerar um Número de Reynolds da câmara/tubulação de 5 - 50. É desejável gerar um Número de Reynolds da câmara/tubulação de 10 - 30 de acordo com o inverso da concentração do líquido não polar no líquido polar. O Número de Reynolds da câmara deve ser ajustado mais alto para uma concentração mais baixa de líquido não polar no líquido polar. O Número de Reynolds da câmara deve ser ajustado mais baixo para uma concentração mais alta de líquidos não polares em um líquido polar. O mesmo conjunto de princípios irá se aplicar para um líquido polar em um líquido não polar. Preferivelmente, o tempo de residência na câmara de mistura é 1 - 30 minutos. O tempo de residência é definido como o volume de Câmara efetivo sobre a vazão da emulsão. As descrições expostas são dois de muitos arranjos mecânicos que podem ser empregados para alcançar as condições de mistura específicas aqui especificadas. A emulsão misturada que sai da câmara de mistura entra em um separador industrial convencional para emulsões polares/não polares para o próximo estágio de processamento para alcançar a separação acelerada visada dos líquidos polares e não polares.

[0060] Em operação, o transdutor pode ser pelo menos parcialmente submerso em um líquido polar que é usado na fabricação de um produto ou para lavar um produto. A aplicação da corrente elétrica alternada pode reduzir o tempo de secagem do produto. Em uma outra modalidade, o líquido polar é uma emulsão e a aplicação da corrente elétrica alternada auxilia na separação de pelo menos uma parte da emulsão.

[0061] O transdutor descrito até aqui ou uma pluralidade de tais transdutores, espaçados e em vários modos de operação, pode ser usado para alterar as condições da água em um corpo de água pelo aumento dos níveis do oxigênio dissolvido e aumento do potencial de oxidação-redução (ORP) na presença de um campo magnético de baixa intensidade para favorecer o crescimento de bactérias aeróbicas e diatomáceas adicionadas como um meio de supressão da concentração de amônia residual e o crescimento de cianobactérias e similares.

[0062] A superabundância de cianobactérias em águas estagnadas, em decorrência da eutroficação da água, é um problema mundial, especialmente em virtude do fato de que secreções vegetativas de cianobactérias podem ser tóxicas.

[0063] Atualmente, as cianobactérias nas águas estagnadas de lagos e represas são descartadas por meio de equipamento biomecânico usando estruturas de flutuação, construídas nos princípios da redução biológica de fósforo e nitrogênio na água pelo cultivo de plantas aquáticas especiais. As desvantagens destes dispositivos são baixa eficiência, exigência de cuidado do crescimento da planta e limitações devido ao período de vegetação das plantas.

[0064] Desta maneira, a descrição provê um sistema viável e econômico, e método para reduzir significativamente a presença de amônia residual, e cianobactérias comumente conhecidas como algas azuis- esverdeadas, de grandes corpos de água em que as mesmas estão presentes. Foi verificado que semear corpos de água com diatomáceas reduz a presença de proliferações de algas azuis-esverdeadas ou proliferações de algas maré vermelha. Entretanto, este tratamento sozinho não se verificou sempre confiável e efetivo o suficiente.

[0065] Um método de acordo com esta descrição é provido para reduzir a presença de amônia residual e/ou algas azuis-esverdeadas compreendendo: semear um corpo de água com uma população de diatomáceas; adicionar pequenas quantidades de nitratos e micronutrientes se garantido pela constituição química do corpo de água, e mudar um aspecto do corpo de água pela submersão de um transdutor na água e provisão de um campo magnético no corpo de água, de forma que as diatomáceas e as bactérias de nitrificação na água sejam “ativadas” na presença de um alto ORP e mais oxigênio dissolvido do que estaria, em outras circunstâncias, presente na ausência do campo magnético provido.

[0066] Um surpreendente aspecto inesperado do método aqui descrito é que um sinal elétrico alternado de intensidade muito baixa pode afetar a quantidade de oxigênio dissolvido, ORP (potencial de redução da oxidação), e outro propriedades físico-químicas da água e, em decorrência disto, o crescimento de diatomáceas e bactérias de nitrificação a pelo menos 50 metros a partir da fonte do sinal. Acredita-se que este efeito é em função do fenômeno dominó descrito até aqui, de acordo com o que, certas propriedades de moléculas de água sujeitas a um campo magnético são mudadas, afetando outras moléculas nas proximidades, e isto repetido por considerável distância.

[0067] Uma diatomácea é uma alga unicelular que tem uma parede celular de sílica. Diatomáceas podem assimilar tanto amônia quanto nitratos em seus crescimentos. Diferente das cianobactérias, que não têm uma membrana interna, nitratos podem migrar através da membrana celular de diatomáceas e ser reduzidos em amônia no interior das diatomáceas antes de serem convertidos em aminoácidos para o crescimento das diatomáceas e sua reprodução através de divisão celular. Por outro lado, a presença de íons de amônio na água é necessária para a germinação de esporos e heterocistos de cianobactérias. A competição pela amônia na água por algas azuis- esverdeadas e diatomáceas também pode ser influenciada pela razão nitrogênio-fósforo (N:P) na água.

[0068] Estudos publicados mostraram a captação competitiva de amônia e nitratos por diatomáceas, cianobactérias (algas azuis-esverdeadas) e clorofilas (algas verdes). Diatomáceas, especialmente as espécies que consistem em combinações de Cyclotella meneghiniana, Synedra ulna e várias espécies de Nitzschia, têm altas taxas de captação de nitratos quando a demanda por oxigênio biológico (BOD) exceder 5 ppm.

[0069] No ambiente de altos oxigênio dissolvido e ORP (+50 a +350 mV) gerado pelo(s) transdutor(es), a maior parte dos íons de amônio é oxidada em nitratos pelas bactérias de nitrificação aeróbicas presentes no corpo de água. Entretanto, quando houver uma presença pesada de resíduos orgânicos, os mesmos competem pelo oxigênio dissolvido na água, da forma demonstrada pelo repetido declínio do oxigênio dissolvido até próximo de zero em corpos de água durante a noite. A presença de íons de amônio nos corpos de água, provavelmente, irá persistir até que a demanda competitiva induzida por resíduos pelo oxigênio dissolvido comece a declinar. Consequentemente, a presença contínua de algas azuis-esverdeadas também irá persistir até que haja suficientes oxigênio dissolvido e/ou diatomáceas na água para eliminar qualquer presença significativa de amônia e/ou fosfatos na água. Semear o corpo de água com diatomáceas apenas não será efetivo na consistente supressão do crescimento de algas azuis-esverdeadas.

[0070] Entretanto, semear o corpo de água com diatomáceas e sujeitar o corpo de água a um campo magnético pela submersão de um transdutor no corpo de água pode diminuir a quantidade de algas azuis-esverdeadas neste corpo de água durante o tempo.

[0071] A fim de afetar um corpo de água que deve ser tratado, o campo magnético deve ser capaz de penetrar na água em tratamento em algum ponto, a partir de cujo ponto o efeito dominó se desloca através do corpo de água além da vizinhança imediata do transdutor que introduziu o campo magnético na água. Isto pode ser alcançado pela geração de uma corrente, dependente de um sinal produzido por um gerador de sinal. Uma onda senoidal tendo uma frequência e amplitude predeterminadas é usada para gerar um sinal desejado para prover uma corrente desejada para um efetor ou transdutor que resulta em um campo magnético que é gerado ao redor do e externo ao transdutor emanando a partir do transdutor. Prover um transdutor que é submerso no líquido a ser afetado tem inúmeras vantagens. Por exemplo, um transdutor apropriadamente dimensionado deste tipo energizado por um sinal alternado pode ser usado para alterar uma propriedade da água em uma lagoa, um lago, uma laguna de saneamento, um reservatório de água, lago de águas pluviais e corpos de água similares, um contêiner ou um tubo por ser introduzido diretamente na amostra do líquido a ser tratado. Além do mais, um transdutor deste tipo opera em potência muito baixa na faixa de miliwatts para ter efeitos de longo alcance. Foi verificado que um transdutor apropriadamente dimensionado de acordo com esta descrição pode afetar a quantidade de oxigênio dissolvido na água dezenas de metros a partir de onde o transdutor é colocado durante o tempo. Com um transdutor usado por nós, em uma instância, surpreendentemente, um sinal de aproximadamente cerca de 133 microAmpères, em uma frequência de cerca de 2,5 kHz foi capaz de gerar um efeito que foi mensurável através de 40 metros distante do ponto de tratamento em água aberta.

[0072] O método aqui descrito pode incluir expor diatomáceas semeadas em um grande corpo de água a um sinal magnético alternado de baixa potência usando o transdutor descrito. Dependendo da concentração de amônia residual e da extensão da presença de algas azuis-esverdeadas no corpo de água, a efetiva concentração de diatomáceas vivas no corpo de água deve ser na faixa de 100 - 10.000 contagens mediais por mililitro (mL). Sujeito a considerações de economia, a concentração de diatomáceas vivas preferida será 1.000 - 5.000 contagens mediais por mL. A nutrição de uma concentração de diatomáceas vivas acima de 10.000 contagens mediais por mL pode ser preferível para corpos de água que exigem tratamentos extensivos e acelerados. O alto conteúdo de oxigênio dissolvido e a crescente presença das diatomáceas irão fomentar uma crescente população de peixes. O crescimento das diatomáceas e seus consumo pelos peixes irão restaurar uma ecologia equilibrada para o corpo de água. Diatomáceas vivas com nitratos e/ou micronutrientes podem ser provenientes de fornecedores comerciais, tais como Lake Savers (http://lake-savers.com/our- solution/repair/), Nualgi Ponds (https://nualgiponds.com/), etc.

[0073] O corpo de água pode ser pré-tratado, primeiro, pela provisão do sinal de baixa potência para o poço de água em antecipação da semeadura, e continuação da provisão do sinal por uma duração de tempo depois que a semeadura ocorrer.

[0074] Alternativamente, se houver uma ausência de peixes no corpo de água e a concentração do oxigênio dissolvido estiver abaixo de 3 miligramas por litro (mg/L), o corpo de água é preferivelmente, primeiro, tratado por um transdutor energizado com um sinal de baixa potência, como exposto, até que o nível do oxigênio dissolvido fique consistentemente acima de 3 mg/L antes de diatomáceas vivas adicionadas serem introduzidas. Com a contínua aplicação do sinal de baixa potência, o nível do oxigênio dissolvido preferido deve estar consistentemente acima de 6 mg/L e o ORP consistentemente acima de +150 mV. Depois da semeadura de diatomáceas vivas e quando a concentração de diatomáceas vivas for pelo menos 1.000 e preferivelmente 5.000 contagens mediais por mL ou superior, peixes nativos podem ser introduzidos no corpo de água para manter um equilíbrio ecológico.

[0075] Em uma outra modalidade, o oxigênio dissolvido no corpo de água pode ser 6 mg/L. O transdutor com o sinal de baixa potência ainda deve ser implementado pouco antes ou depois da semeadura de diatomáceas vivas no corpo de água para manter um ORP consistentemente acima de +150 mV e para “ativar” as diatomáceas vivas e as bactérias de nitrificação.

[0076] Em uma laguna de águas residuais em que há uma contínua entrada de nutrientes, a aplicação do transdutor com o sinal de baixa potência pode ser continuada para manter um alto nível do oxigênio dissolvido acima de 3 mg/L, um ORP acima de +150 mV e uma concentração de diatomáceas vivas acima de 1.000 contagens mediais por mL.

[0077] Se, durante o processo de tratamento, a concentração de diatomáceas vivas precisar cair abaixo de 1.000 contagens mediais por mL, uma outra semeadura de diatomáceas vivas no corpo de água pode ser empreendida com o objetivo de manter consistentemente uma concentração de diatomáceas vivas de 2.000 a 5.000 contagens mediais por mL na água até que a concentração de amônia residual visada e o controle desejado de algas azuis-esverdeadas tenham sido alcançados.

[0078] Em uma outra modalidade, se a concentração de diatomáceas vivas do corpo de água visado for acima de 5.000 contagens mediais por mL, aplicar o sinal de baixa potência somente sem semeadura de diatomáceas vivas adicionais pode ser adequado para alcançar a concentração de amônia residual visada e o controle das algas azuis-esverdeadas.

[0079] Se o corpo de água visado for coberto por uma folha sólida de gelo, a implementação do sinal de baixa potência pode ser acompanhada por um difusor de ar subaquático para prover uma adequada fonte de oxigênio para elevar o nível do oxigênio dissolvido e o ORP associado na água para os níveis preferidos de oxigênio dissolvido acima de 6 mg/L e o ORP acima de +150 mV.

[0080] De acordo com a presente descrição, um robusto ambiente aquático vivo pode ser mantido pelo uso de um sinal magnético alternado em um corpo de água para gerar alto conteúdo de oxigênio dissolvido e ORP através de uma grande superfície da água em combinação com a semeadura simultânea de diatomáceas e a adição de pequena quantidade de nitratos e micronutrientes, se garantido, para promover o crescimento das diatomáceas e para suprimir a germinação de esporos de algas azuis-esverdeadas. Uma população de peixes nativos saudáveis simultânea irá ajudar a manter o equilíbrio ecológico desejável do corpo de água.

[0081] Em sumário, foi verificado que, pela provisão de um transdutor apropriadamente projetado, pode-se afetar as propriedades físico- químicas da água a pelo menos 150 metros de distância a partir de onde o efetor é colocado e submerso em um grande corpo de água, independente da condutividade da água. Além do mais, isto pode ser feito usando um sinal de potência muito baixa que pode ser energizado a partir de um painel solar com bateria anexa para armazenamento de energia. Acredita-se que fazer isto em combinação com a semeadura de um corpo de água com diatomáceas e, se garantido, pequena quantidade de nitratos, micronutrientes e uma população de peixes nativos na área pode ter um efeito profundo e pode reduzir significativamente a presença de amônia residual e cianobactérias presentes em uma lagoa, um lago, uma corrente ou uma laguna.

[0082] Em uma modalidade, o transdutor e o gerador de sinal aqui descritos são usados para separar diferentes constituintes em uma emulsão em que um é um líquido polar. Óleo em água é uma de muitas emulsões a que esta descrição se refere. No geral, entretanto, esta descrição se refere à separação de um líquido polar e não polar, que forma uma emulsão.

[0083] A remoção de óleo a partir das emulsões óleo em água é um importante processo em campos e refinarias de óleo. Quando comparados com métodos, tais como desemulsificação química, assentamento por gravidade ou centrífugo, ajuste de pH, filtração, tratamento térmico, separação de membrana e similares, os métodos que usam campos elétricos foram considerados atraentes em virtude de os mesmos terem o potencial de aumentar a produtividade, economizar espaço e reduzir os custos operacionais para muitas aplicações de remoção de água. O uso de campos elétricos para separar água de misturas água-óleo de petróleo bruto foi demonstrado pela primeira vez em 1911, e inúmeros estudos foram conduzidos por mais do que um século para otimizar o processo e expandir a ideia original. A separação do óleo a partir da água é conhecida usando campos magnéticos, de acordo com o que, matéria particulada com propriedades magnéticas é adicionada na emulsão, se liga ao óleo, e um ímã é usado para puxar os mesmos juntamente com o óleo a partir da água. Embora algumas destas ideias elétricas/magnéticas possam ter algum benefício, muito pouco dos mesmos foi demonstrado como econômico para comercialização. Há significativo espaço para melhoria no campo da separação de constituintes da emulsão.

[0084] Em uma modalidade, dois transdutores separados por uma distância de aproximadamente 1 metro entre os mesmos são fixos na parede interior da câmara de mistura oposta ao orifício de entrada da câmara em ou cerca de 10 cm a partir da base da câmara de mistura.

[0085] Em uma modalidade, um ou mais transdutores com frequências, fases, amplitudes alinhadas podem ser fixos em uma câmara separadora convencional na parede interior próximo ao orifício de entrada da câmara separadora, tal como uma unidade de flutuação de ar dissolvida ou dispersa, para permitir que o campo magnético mude as propriedades físico- químicas, tal como uma redução da viscosidade do líquido polar para alcançar velocidade de assentamento/elevação mais alta das gotículas coalescidas não polares para alcançar separação acelerada.

[0086] No caso da unidade de flutuação de ar dissolvida, a separação é particularmente lenta em virtude de bolhas de ar muito finas precipitarem para fora da solução e se anexaram nas partículas de líquido não polar, que tendem a se elevar muito lentamente. O campo magnético que afeta as propriedades do líquido, da forma aqui descrita, pode prover mais flutuabilidade e uma ascensão mais rápida de partículas não polares.

[0087] O método aqui descrito também pode abaixar a viscosidade do líquido polar. Esta viscosidade mais baixa irá permitir que as partículas de líquido não polar coalescido e/ou as bolhas de ar em uma unidade de flutuação de ar dispersa subam mais rápido através do líquido polar e acelerem a separação.

[0088] Nesta modalidade, o método irá aumentar a capacidade de processamento tanto da unidade de flutuação de ar dissolvida quanto da unidade de flutuação de ar dispersa.

[0089] Em uma outra modalidade, um transdutor colocado no interior de uma curva do tubo próximo do orifício de entrada de um separador de óleo/água API irá impor o campo magnético especificado na emulsão que flui passado o transdutor. O efeito do tratamento pode expandir e persistir no líquido polar à medida que a emulsão flui suavemente através das placas no interior do separador de óleo/água API. A viscosidade mais baixa do líquido polar magneticamente tratado pode encorajar a migração mais rápida das gotículas de líquido não polar na direção das placas no separador de óleo/água API para resultar em uma separação mais acelerada e uma capacidade de processamento superior do separador.

[0090] Em uma outra modalidade do método, no processo de separação das gorduras do leite a partir do leite bruto que é uma emulsão aquosa das gorduras do leite, um transdutor colocado no interior de uma curva do tubo próximo do orifício de entrada de uma centrífuga pode impor o campo magnético especificado no leite bruto que flui passado o transdutor. O efeito do tratamento pode expandir e persistir no líquido polar, já que o leite é sujeito à força centrífuga no interior da centrífuga. A viscosidade mais baixa do líquido polar magneticamente tratado pode encorajar a migração mais rápida das gotículas de líquido não polar (nata) na direção do centro do centrífuga para resultar em uma separação mais acelerada e uma capacidade de processamento superior do separador. Alternativamente, este método pode permitir uma velocidade rotacional mais baixa da centrífuga com custo de capital e custo operacional mais baixos resultantes na separação da nata a partir do leite bruto.

[0091] A fim de afetar uma emulsão que deve ser tratada, o campo magnético deve ser capaz de penetrar no líquido polar em tratamento em algum ponto, a partir de cujo ponto o efeito de moléculas polares magneticamente afetadas migra através do líquido polar além da imediata vizinhança do transdutor que introduziu o campo magnético na emulsão. Portanto, uma mudança na propriedade, tal como tensão na superfície, alcança uma grande distância através deste efeito dominó. Moléculas de água afetadas afetam outras moléculas nas proximidades da água e isto, surpreendentemente, continua para fora por alguma distância. Isto pode ser alcançado pela geração de uma corrente dependente de um sinal produzido por um gerador de sinal. Uma onda senoidal com uma frequência e amplitude predeterminadas é usada para gerar um sinal desejado para prover uma corrente desejada para um transdutor que resulta em um campo magnético sendo gerado ao redor do e externo ao transdutor emanando a partir do transdutor. Prover um transdutor que é submerso no líquido a ser afetado tem inúmeras vantagens. Tratar uma emulsão em um menor vaso de contenção é praticável.

[0092] Uma outra modalidade desta descrição se refere ao uso do transdutor descrito até aqui para reduzir o tempo de secagem em um processo industrial.

[0093] A capacidade de produção de uma máquina de papel Fourdrinier é limitada pela taxa de drenagem de água na Extremidade Úmida, a taxa de fluxo da água da folha de papel até o feltro na Seção de Prensa Úmida e a taxa de vaporização da água na Seção de Secagem. As características modificadas da água magneticamente tratada permitem uma drenagem da água muito mais rápida a partir da pasta fluida de polpa que é alimentada por gravidade a partir da Caixa de Alimentação através de uma Fatia em uma consistência de ou próxima de 0,1 - 0,4% de sólidos sobre a malha de arame em rápido movimento (200 - 2.500 m/minutos) da Seção de Formação da máquina de papel. A consistência da folha será aproximadamente 25% de sólidos quando a folha sair da Seção de Formação e entrar na Seção de Prensa Úmida a partir da qual a folha irá sair em uma consistência de aproximadamente 40-55% de sólidos. A folha de papel irá sair da subsequente Seção de Secagem com um conteúdo de umidade de aproximadamente 2-12%. A pressão parcial de equilíbrio mais alta e o calor de vaporização ligeiramente mais baixo da água magneticamente tratada na folha podem permitir uma taxa de secagem mais rápida com consumo de energia mais baixo.

[0094] Em uma modalidade, um ou mais transdutores com frequência, fase e amplitude alinhadas, da forma descrita até aqui, são colocados no poço de arame de Água Branca nas paredes e próximo do orifício de saída que leva ao orifício de sucção de uma bomba da ventoinha que circula a Água Branca de volta para a Seção de Formação da máquina de papel. Um ou mais transdutores com frequência, fase e amplitude alinhadas são colocados próximos dos respectivos orifícios de saída da Caixa de Água Branca e da Caixa de Alimentação para prover máxima exposição do campo magnético específico à Água Branca e à pasta fluida de polpa que são circuladas na Seção de Formação. É preferível que todos os transdutores sejam sincronizados para produzir sinais elétricos que alternam com as mesmas frequência, fase e amplitude. É preferível que as respectivas frequência, fase e amplitude dos diferentes conjuntos de transdutores neste processo sejam substancialmente alinhadas. Desalinhamentos menores podem diminuir os impactos de tratamento visados no processo.

[0095] Através da otimização operacional, o número de transdutores pode aumentar ou diminuir para alcançar a economia mais desejável.

[0096] Em uma outra modalidade, o transdutor pode ser colocado através das curvas de tubulação na Seção de Formação como uma substituição às, ou além das, instalações de transdutor nos tanques. Em uma modalidade, se mais do que um transdutor for colocado no interior de um tanque, os transdutores ficam dispostos em paredes ou cantos opostos do tanque.

[0097] Dependendo das configurações específicas de uma máquina de papel, espera-se que o aumento da capacidade de produção com o tratamento do campo magnético da água branca na Seção de Formação e da folha de papel nas subsequentes seções de processamento seja aproximadamente 530%.

[0098] As vazões de diferentes operações de secagem abarcam uma ampla faixa, da fabricação de papel no espectro superior a farmacêuticos no espectro inferior. A fase líquida pode incluir, mas sem limitações, água, álcoois e muitos solventes polares e não polares diferentes. O produto final pode incluir folhas de papel, placas, polpas, plásticos, revestimentos automotivos, etc., partículas amorfas ou pó; grãos, milho, vegetais picados; fios, por exemplo, macarrões; etc. Todos os mesmos exigem secagem em sua fabricação.

[0099] Além do mais, de acordo com o método aqui descrito, múltiplos transdutores com uma combinação de frequência, fase, amplitude e distância de separação podem ser colocados para alcançar mudanças de uma propriedade de um líquido polar sem a adição de produtos químicos.

[00100] O líquido polar pode formar um rio, uma lagoa, um lago, uma laguna ou outro corpo de água. Aplicar a corrente elétrica alternada no transdutor pode resultar em um aumento no oxigênio dissolvido ou outros gases dissolvidos no líquido polar. Diatomáceas podem ser adicionadas no líquido polar antes da ou concorrentemente com a energização do transdutor, para reduzir as cianobactérias, as proliferações de algas, a amônia, os fosfatos ou o nitrogênio total no líquido polar durante o tempo.

[00101] Um líquido polar tratado pelo(s) transdutor(es) pode ser usado para aquacultura, em particular, para a criação de animais aquáticos, tais como peixe ou camarão. Opcionalmente, diatomáceas, oxigênio e/ou ar podem ser adicionados no líquido polar. Acredita-se que o método aqui descrito é benéfico no cultivo de peixe e/ou camarão. Tipicamente, o cultivo de camarão é feito em grandes lagos, e estes lagos frequentemente precisam ser dragados depois de um período de tempo devido ao assentamento de resíduo de peixe/camarão na base destes lagos.

[00102] Um aspecto desta descrição se refere ao cultivo de peixe e camarão. O processo bioquímico de digestão de resíduos de peixe no local não é tão diferente daquele para o saneamento de esgoto humano. Contudo, o resíduo de peixe é frequentemente distinguido pelos ingredientes na alimentação do peixe. Quaisquer contaminantes indesejáveis na alimentação do peixe, por exemplo, metais pesados, produtos químicos inorgânicos, irão aparecer nos resíduos de peixe. Obter informação relacionada aos produtos químicos inorgânicos, incluindo metais pesados, cloretos e sulfatos, na alimentação do peixe e nos resíduos de peixe para garantir que o processo de digestão de resíduo no local não se tornará uma via para o acúmulo de produtos químicos inorgânicos, especialmente metais pesados, na água no lago do peixe pode ser útil.

[00103] A afirmação de que peixe irá alimentar no resíduo de peixe é cientificamente dúbia, especialmente se pelotas de alimentação do peixe estiverem disponíveis. A observação pode ser uma confusão com o peixe tentando recuperar as pelotas de alimentação do peixe enterradas nos resíduos de peixe acumulados. Consequentemente, o crescimento do peixe será inibido se uma grande parte da alimentação do peixe, especialmente aquelas na forma de pelota, for enterrada em um manto de espessamento de resíduo de peixe.

[00104] Amônia, se permitido acumular a partir da descarga contínua dos resíduos de peixe, na concentração mais alta irá reduzir a resiliência da saúde da população de peixe. Usar nosso transdutor com um sinal de frequência e amplitude apropriadas pode ajudar a aumentar o oxigênio dissolvido (DO) na água não apenas para o peixe ou o camarão, mas, também para as bactérias aeróbicas que irão digerir os resíduos de peixe ou de camarão. O elevado potencial de oxidação-redução (ORP) e a crescente presença das bactérias de nitrificação aeróbicas irão acionar o equilíbrio químico na água de amônia a nitratos, o que irá encorajar o crescimento de fitoplanctons e zooplanctons, ambos os quais são alimento desejável para a população de peixe. A razão em declínio da alimentação do peixe pelo peso do crescimento de peixe pode ser um benefício adicional na implementação dos transdutores em lagos de peixe. A água mais produtiva no lado de peixe não é água com alta clareza. Uma água ligeiramente marrom ou esverdeada povoada com fitoplanctons e zooplanctons é mais saudável e benéfica para o crescimento de peixe e camarões.

[00105] Acredita-se que o peixe irá crescer mais rápido na presença de nosso transdutor energizado. Entretanto, o pH e as concentrações de produtos químicos inorgânicos na água podem ser monitorados regularmente para evitar uma elevada concentração de sólidos dissolvidos, por exemplo, sulfatos e cloretos, originados a partir da alimentação do peixe. Se for observado que o “total de sólidos dissolvidos” na água continua a subir durante a digestão no local dos resíduos de peixe na presença do transdutor energizado, um programa de sangramento regular de uma pequena parte da água e substituição da mesma com água esterilizada fresca precisará ser instituído para manter um ambiente de crescimento saudável para a população de peixe. A quantidade de sangramento na água será determinada pela taxa de acúmulo de produtos químicos na água. Preferivelmente, a água que é reabastecida será esterilizada usando ultravioleta ou peróxido de hidrogênio. Produtos químicos clorados para esterilização da água devem ser evitados para minimizar a introdução de produtos orgânicos clorados na água.

[00106] Uma alternativa ao sangramento da água do lago regularmente, especialmente se contaminação com metal pesado for um problema persistente, plantas aquáticas selecionadas podem ser plantadas ao longo da linha costeira do lago de peixe para remover o metal pesado e os produtos químicos inorgânicos acumulados através da absorção pelo e do crescimento das plantas aquáticas. Esta “floresta” aquática irá prover uma zona de desova para algumas espécies de peixe.

[00107] Se as espécies de peixe que são criadas exigirem um suprimento contínuo de peixe de alimentação viva, a qualidade da cadeia de suprimento deve ser rigorosamente monitorada para evitar a introdução involuntária de doença e produtos químicos a partir de um estoque de peixe de alimentação contaminado.

[00108] O benefício de usar nosso transdutor é múltiplo. Há um aumento na oxigenação da água devido à taxa de transferência de massa do gás através da barreira ar água que auxilia no crescimento de peixe/camarão, e há menos exigência por drenagem e limpeza destes lagos de peixe/camarão.

[00109] Em uma modalidade, os dispositivos ALPIM são usados para tratar um corpo de água de esgoto, em que o líquido polar tem diatomáceas adicionadas. Os resultados do tratamento podem incluir a redução de patógenos indesejados, população de micróbio aeróbico intensificada, digestão de sólidos e resíduos suspensos, deslocamento de micróbios anaeróbicos e os maus cheiros presentes, etc. O corpo de água pode ser uma lagoa, um rio, uma laguna industrial ou um oceano. O oxigênio ou o ar podem ser adicionados no líquido polar antes ou concorrentemente com a energização do transdutor. O oxigênio ou o ar é provido na forma de bolhas ou por agitação mecânica do líquido polar. Alternativamente ou complementar à adição de oxigênio ou ar, diatomáceas podem ser adicionadas no líquido polar. Nosso tratamento intensifica a capacidade da água absorver gases nas bolhas. O método pode incluir o uso do transdutor aqui descrito e um borbulhador ou aerador para intensificar a absorção de oxigênio. Também, pelo tratamento da água com o transdutor, gases que naturalmente borbulham para cima a partir da base podem ser mais prontamente absorvidos na água.

[00110] Em uma modalidade, o dispositivo ALPIM é usado para o pré- tratamento de um líquido polar antes de irrigação por gotejamento, dessalinização ou aquacultura. A irrigação por gotejamento pode ser auxiliada pelo método aqui descrito, e inclui a eliminação de entupimento pelo pré- tratamento da água através de vários mecanismos; assentamento de detritos, digestão de detritos, maturação da matéria biológica (compostagem úmida), de forma que os mesmos não cresçam no sistema de irrigação por gotejamento. Adicionalmente, os patógenos podem ser eliminados pelo processamento aeróbico da água, e o valor agronômico do líquido pode aumentar pela mudança dos nutrientes no líquido e tornando os mesmos mais prontamente disponíveis.

[00111] O transdutor descrito até aqui, energizado com uma corrente alternada de uma frequência e uma amplitude preferidas, pode mudar a propriedade de um corpo de água, de maneira tal que a água depois do tratamento tenha vantagens comerciais, em uma fração do custo e da energia, sobre a maioria dos outros sistemas que tentam limpar ou filtrar um mesmo corpo de água. Em nosso sistema, a própria água não é simplesmente filtrada removendo matéria indesejada na mesma. Ao contrário, nosso transdutor em operação pode converter bactérias nocivas e algas nocivas em “composto líquido”, deixando micronutrientes na água. Depois do tratamento do corpo de água, o mesmo pode ser bombeado ou permitido fluir através de um coletor / conduítes até sistemas de irrigação, de forma mais importante, sistemas de irrigação por gotejamento. Isto pode reduzir ou eliminar o entupimento pelo pré-tratamento da água através de vários mecanismos com nosso dispositivo e permitir o assentamento de detritos, a digestão de detritos, a maturação da matéria biológica (compostagem úmida), de forma que a matéria compostada de partícula pesada não flua para o interior do sistema de irrigação por gotejamento. Devido à intensificação aeróbica que pode ocorrer usando nosso transdutor, patógenos são suprimidos por meio do processamento aeróbico que ocorre.

[00112] Pelo uso do nosso transdutor, a taxa de troca de gás mais alta irá garantir um alto nível de oxigênio dissolvido (DO) na água. O alto DO irá suprimir o crescimento de patógenos, a maior parte dos quais são espécies anaeróbicas, por exemplo, E. coli, Salmonella, etc., na água. Acredita-se que o campo magnético alternado provido pelo método aqui descrito tem um efeito de reduzir uma concentração de fosfatos, escorrimentos de fertilizante de fazenda, sólidos suspensos, bactérias facultativas, coliformes, algas, zooplanctons, pestes, dáfnia ou larvas de mosquito.

[00113] O alto DO e o alto potencial de redução da oxidação (ORP) irão encorajar a quelação de metais na solução, incluindo ferro e fosfatos, e tornar os mesmos menos disponíveis para o crescimento de bactérias, fitoplanctons e zooplanctons na água nos tubos de irrigação. Acredita-se que a tensão mais baixa na superfície da água, se efetuada, irá tornar mais difícil para partículas, vivas ou em outras circunstâncias, se anexarem na superfície interna dos tubos de irrigação, e a viscosidade mais baixa da água, se efetuada, irá acelerar o assentamento de partículas suspensas, vivas ou em outras circunstâncias, no volume de água no reservatório, resultando em uma concentração mais baixa de sólidos suspensos na água sendo distribuídos através dos tubos de irrigação. O DO mais alto na água distribuída através dos tubos de irrigação irá ajudar a revigorar as comunidades microbianas no solo. Estas condições irão estimular o processo de nitrificação e a compostagem úmida de matérias orgânicas no solo. O crescimento mais saudável dos sistemas de raiz da planta irá resultar.

[00114] Uma outra vantagem de usar nosso transdutor como um pré- tratamento de água antes de permitir que a água flua através de um sistema de irrigação por gotejamento não é somente que o entupimento dos irrigadores de gotejamento seja diminuído ou evitado, mas uma outra vantagem é realizada na disponibilidade da compostagem líquida processada pela captação do rico composto assentado na base de uma lagoa, laguna ou vaso de contenção.

[00115] Em outras palavras, os sistemas de irrigação por gotejamento, os sistemas de dessalinização ou os sistemas de aquacultura podem usar líquido polar pré-tratado usando o seguinte método. Um transdutor compreendendo uma bobina solenoide eletricamente condutora fica disposto pelo menos parcialmente no líquido polar, em que a bobina é formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, e em que o líquido polar é substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina. Uma corrente elétrica alternada é aplicada na bobina para produzir um campo magnético alternado ao redor da bobina, em que uma parte do campo magnético alternado penetra no líquido polar e a corrente elétrica alternada tem uma frequência e uma amplitude de maneira tal que o campo magnético alternado tenha um efeito no líquido polar que muda uma propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros do transdutor. A propriedade pode ser taxa de troca de gás, tensão na superfície, viscosidade, ponto de congelamento, ou pressão do vapor parcial. O líquido tratado é, então, provido, ou permitido que flua, através de tubos ou conduítes para o interior de um sistema de irrigação por gotejamento, ou um sistema de dessalinização ou um sistema de aquacultura. O pré-tratamento pode ser realizado para um líquido que forma parte de um rio, um oceano, uma lagoa, um lago, ou uma laguna industrial. O líquido pode ser água, ou esgoto, etc.

[00116] Vantajosamente, o método aqui descrito pode ser praticado em corpos de água abertos, ou esgoto, ou outros líquidos, incluindo lagos, lagunas, rios, canais, lagos e oceanos. Aplicações industriais inclui colunas, tanques, lagos industriais e dutos.

Claims

1. Método para mudar uma propriedade de um líquido polar compreendendo: prover (810) um primeiro dispositivo (201) adjacente a ou pelo menos parcialmente imerso no líquido, o primeiro dispositivo (201) compreendendo um primeiro gerador de sinal (220, 910) e um primeiro transdutor (10, 920) eletricamente acoplado nos mesmos, em que o primeiro transdutor (10, 920) compreende uma primeira bobina solenoide eletricamente condutora pelo menos parcialmente dentro do líquido polar, a bobina formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, em que o líquido polar é substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina, e operar (820) o primeiro gerador de sinal (220, 910) para fornecer uma primeira corrente elétrica alternada na bobina para prover um primeiro sinal elétrico alternado no primeiro transdutor (10, 920), em que o primeiro sinal elétrico alternado é de uma primeira frequência e uma primeira amplitude para afetar o primeiro transdutor (10, 920) para produzir um campo magnético alternado resultante ao redor da bobina tendo uma densidade de fluxo magnético para mudar a propriedade do líquido, caracterizado pelo fato de que o líquido é um líquido polar uma parte do campo magnético alternado penetra no líquido polar, tendo um efeito dominó no líquido polar e provendo uma mudança na propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros do primeiro transdutor (10, 920), em que a propriedade é taxa de troca gasosa e a mudança é pelo menos 5%, ou a propriedade é tensão superficial e a mudança é pelo menos 1%, ou a propriedade é viscosidade e a mudança é pelo menos 0,5%, em que o primeiro dispositivo (201) é pelo menos parcialmente imerso no líquido polar, em que o primeiro sinal elétrico alternado tem uma primeira amplitude e uma primeira frequência de um par predeterminado, em que a primeira amplitude tem uma raiz quadrada média de 100 ±15 microAmpères e a primeira frequência é 2500 ±10 Hz, ou a primeira amplitude tem uma raiz quadrada média de 99± 15 microAmpères e a primeira frequência é 2700 ±10 Hz, ou a primeira amplitude tem uma raiz quadrada média de 140±15 microAmpères e a primeira frequência é 4000 ±10 Hz, ou em que o primeiro sinal elétrico alternado tem uma primeira frequência resultante de uma varredura através de uma faixa de frequências, ficando em uma frequência em particular por um intervalo de tempo predeterminado, enquanto a propriedade é monitorada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a propriedade do líquido polar é mudada em uma distância de pelo menos 40 metros a partir do primeiro transdutor.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um da taxa de troca gasosa, ou da tensão superficial, ou da viscosidade, muda na distância de 5 metros em 10 minutos.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro transdutor produz um campo elétrico que penetra no líquido polar do mesmo em menos do que 1 V/m.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma raiz quadrada média da primeira amplitude é menos do que 3 ampères.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a raiz quadrada média da primeira amplitude é menor que 500 mA.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a raiz quadrada média da primeira amplitude é menor que 50 mA.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira corrente elétrica alternada é uma corrente senoidal.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência é 5 kHz ou menos.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro transdutor compreende duas peças de extremidade ferromagnéticas isoladas e dispostas nas extremidades da bobina e transversais à mesma para modelar o campo magnético.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro transdutor compreende um núcleo ferromagnético no interior da bobina para aumentar a mudança no líquido polar.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as peças de extremidade são eletricamente acopladas ao núcleo ferromagnético ou integrais com o mesmo.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada uma das peças de extremidade tem um diâmetro de pelo menos metade de uma altura da bobina.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as peças de extremidade são planas e normais à bobina.

15. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as peças de extremidade são peças redondas centralizadas na bobina.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um circuito de retorno é provido para controlar a primeira corrente elétrica alternada na dependência de um parâmetro medido.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende a seleção da primeira frequência a partir de uma pluralidade de frequências predefinidas.

18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira corrente elétrica alternada tem uma amplitude com uma raiz quadrada média (rms) de 100 ±15 microAmpères e uma frequência de 2.500 ± 10 Hz, ou uma amplitude com uma rms de 99±15 microAmpères e uma frequência de 2.700 ± 10 Hz, ou uma amplitude com uma rms de 140 ±15 microAmpères e uma frequência de 4.000 ± 10 Hz.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que uma seção transversal da bobina solenoide é um círculo.

20. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende usar um primeiro dispositivo pelo menos parcialmente imersivo compreendendo um primeiro gerador de sinal e o primeiro transdutor, eletricamente acoplado um no outro e eletricamente isolado do líquido polar quando imerso no mesmo, e um segundo dispositivo pelo menos parcialmente imersivo compreendendo um segundo transdutor e um segundo gerador de sinal para prover uma segunda corrente elétrica alternada para o segundo transdutor.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo dispositivos pelo menos parcialmente imersivos são controlados com um centro de controle.

22. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que uma frequência da segunda corrente elétrica é igual à primeira frequência e em que a primeira e a segunda correntes elétricas alternadas são em fase, tendo um relacionamento de fase em zero grau para aumentar a mudança no líquido polar.

23. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que uma frequência da segunda corrente elétrica alternada é diferente da primeira frequência, para mudar a propriedade do líquido polar opostamente, em relação a uma base de referência da propriedade quando o líquido não tiver sido tratado por um campo magnético, à mudança causada pelo primeiro transdutor individualmente.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a frequência da segunda corrente elétrica alternada é diferente da primeira frequência em pelo menos 1 Hz, para mudar a propriedade do líquido polar opostamente, em relação a uma base de referência da propriedade quando o líquido não tiver sido tratado por um campo magnético, à mudança causada pelo primeiro transdutor individualmente.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende uma mudança gradual em uma diferença entre a primeira frequência e a frequência da segunda corrente elétrica alternada para controlar o efeito no líquido polar.

26. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a primeira corrente elétrica alternada e a segunda corrente elétrica alternada são deslocadas em fase para controlar o efeito no líquido polar.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que compreende uma mudança gradual de um deslocamento em fase entre a primeira e a segunda correntes elétricas alternadas para controlar o efeito.

28. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o líquido polar é usado para aquacultura.

29. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende prover oxigênio ou ar para o líquido polar.

30. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o método é usado como pré-tratamento antes de irrigação por gotejamento, dessalinização ou aquacultura.

31. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o transdutor (10, 920) compreende uma bobina solenoide eletricamente condutora e duas peças de extremidade ferromagnéticas, uma em cada extremidade da bobina solenoide eletricamente condutora transversal à mesma e isolada eletricamente da mesma, para modelar uma parte do campo magnético alternado externo à bobina solenoide eletricamente condutora.

32. Método para mudar a propriedade de um líquido polar, caracterizado pelo fato de que compreende: dispor um primeiro transdutor compreendendo uma primeira bobina solenoide eletricamente condutora pelo menos parcialmente no líquido polar, a bobina formada de uma pluralidade de argolas, cada qual com um interior, os interiores da argola formando um interior da bobina, em que o líquido polar é substancialmente impedido de penetrar no interior da bobina, e aplicar uma primeira corrente elétrica alternada na bobina para produzir um campo magnético alternado ao redor da bobina, em que o transdutor compreende uma bobina solenoide eletricamente condutora e duas peças de extremidade ferromagnéticas, uma em cada extremidade da bobina solenoide eletricamente condutora transversal à mesma e isolada eletricamente da mesma, para modelar uma parte do campo magnético alternado externo à bobina solenoide eletricamente condutora, em que uma parte do campo magnético alternado penetra no líquido polar e a primeira corrente elétrica alternada tem uma primeira frequência e uma primeira amplitude de maneira tal que o campo magnético alternado tenha um efeito no líquido polar que provê uma mudança em uma propriedade do líquido polar em uma distância de pelo menos 5 metros do primeiro transdutor, em que a propriedade é taxa de troca gasosa e a mudança é pelo menos 5%, ou a propriedade é tensão superficial e a mudança é pelo menos 1%, ou a propriedade é viscosidade e a mudança é pelo menos 0,5%, ou a propriedade é ponto de congelamento e a mudança é pelo menos 0,5 grau C, ou a propriedade é pressão do vapor parcial e a mudança é pelo menos 1%.