ES2535615T3 - Dispositivo y procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua Download PDF

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ES2535615T3 ES09801136.4T ES09801136T ES2535615T3 ES 2535615 T3 ES2535615 T3 ES 2535615T3 ES 09801136 T ES09801136 T ES 09801136T ES 2535615 T3 ES2535615 T3 ES 2535615T3
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Abstract

Dispositivo auto flotante para la captura de partículas desde una superficie de agua (2) por medio de una técnica de separación hidrodinámica durante el movimiento sobre la superficie de agua (2), con: - un espacio de separación de partículas (8), que está conectado con un orificio de entrada de la corriente (7) que se puede disponer por debajo de la superficie de agua, a través del cual puede llegar el agua que contiene partículas hasta el espacio de separación de partículas (8), - un espacio colector de partículas (10; 11), al que llegan partículas separadas desde el agua que contiene partículas desde el espacio de separación de partículas (8) a través de una instalación de separación (9), y - una instalación de regulación (13), caracterizado por que el espacio de separación de partículas (8) y el espacio colector de partículas (10; 11) están formados como un espacio (12) cerrado herméticamente en el funcionamiento frente al medio ambiente y por que la instalación de regulación (13) presenta una instalación de regulación de la presión, que está configurada para regular una altura de nivel de llenado del agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas (8) cerrado herméticamente en el funcionamiento frente al medio ambiente por medio de una regulación de la presión interior.

Description

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DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua
La invención se refiere a un dispositivo auto flotante y a un procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua, en particular partículas de petróleo, de algas o de contaminación.
Antecedentes de la invención
Muchas veces existe la necesidad de limpiar superficies de agua de mares u océanos de contaminaciones. En el pasado, se producían averías en los buques con consecuencias devastadoras para la fauna y la flora marítimas e implicaban, además, una catástrofe económica para el sector pesquero y el sector del turismo ubicados en las regiones contaminadas. Una consecuencia de una avería de un buque puede ser especialmente una contaminación por derrame de petróleo.
Las causas de las contaminaciones de petróleo de superficies de agua no están limitadas, sin embargo, a accidentes de buques. La entrada de petróleo se realiza también a través de la industria en regiones próximas a la costa, tuberías con fugas en el propio lugar de transporte de petróleo, entrada natural de petróleo en el fondo del mar así como entrada voluntaria de petróleo a través de las tripulaciones de los buques. Para la eliminación de las capas de petróleo que aparecen de diversas maneras en la zona de la superficie de agua se utilizan sistemas de combate del petróleo, en particular buques de combate del petróleo. En conexión con el proceso de absorción del petróleo derramado existe con frecuencia el problema de que en virtud del oleaje deben interrumpirse las medidas para combatir el petróleo. Tales interrupciones tienen consecuencias desfavorables para el empleo general del combate del petróleo, en particular el petróleo derramado se puede extender sobre una zona mayor de la superficie de agua como capa fina de petróleo. Además, en el caso de oleaje, se produce la fragmentación de la capa de petróleo en pequeños charcos de petróleo, que son difíciles de localizar en el marco del empleo para combatir el petróleo. Por otro lado, el petróleo emulsiona, es decir, se combina con agua y aire y de esta manera se vuelve cada vez más viscoso, lo que dificulta claramente la separación del petróleo desde la superficie de agua así como la separación posterior a bordeo de los buques de combatir el petróleo.
Se conoce a partir del documento DE 21 21 646 A1 una embarcación para combatir capas de petróleo. En la embarcación está previsto en la zona de una sección de proa un orificio, a través del cual llega durante la navegación de la embarcación sobre la superficie de agua el agua contaminada con partículas de suciedad, en concreto partículas de petróleo, hasta un espacio de carga, desde el que las partículas de suciedad pueden ser absorbidas con la ayuda de una instalación de aspiración. Después de pasar por el orificio en la sección de proa, el agua cargada con partículas de suciedad circula por delante de su canto hasta el espacio de carga.
Se conoce a partir del documento DE 102 21 069 B4 un dispositivo para la captura de partículas desde una superficie de agua, en el que se realiza una separación hidrodinámica. Durante la absorción de una película de petróleo sobre el agua, esta película circula a lo largo de un lado inferior de la proa del dispositivo de captura de petróleo hasta una hoja de separación, que separa la película de petróleo de la circulación principal y la conduce a un espacio de separación de partículas, que se designa también como estanque. En un canto de rotura de la hoja de separación se produce una turbulencia, que acelera el petróleo a absorber hacia la superficie libre del agua en el espacio de separación de partículas. El agua que contiene partículas, que llega de esta manera al espacio de separación de partículas, es acondicionada adicionalmente, llegando las partículas de petróleo sobre una rampa desde el espacio de separación de partículas hasta un espacio colector de partículas. El espacio colector de partículas sirve para la concentración de las partículas separadas, Desde allí se bombean las partículas hasta depósitos colectores.
Una clave para la utilización eficiente de un dispositivo de este tipo es la reducción al mínimo del agua que llega sobre la rampa hasta el espacio colector de partículas. Para conseguir esto y al mismo tiempo compensar el oleaje del buque que se modifica dinámicamente en virtud de la absorción continua de petróleo, se ha propuesto utilizar taludes regulables en la altura entre el espacio de separación de partículas y el espacio colector de partículas, También sería concebible el empleo de sistemas de lastre. Sin embargo, estas medidas requieren un gasto técnico relativamente alto y ocupan mucho espacio a bordo del buque de soporte que lleva el dispositivo. Esto es a costa el volumen de almacenamiento que está disponible para la absorción de partículas.
El documento EP 0 219 164 A1 describe un dispositivo con cajas de salida para la eliminación de un líquido desde una mezcla de líquidos en un recipiente colector. La caja de salida entro del recipiente colector presenta una presa para el paso del líquido, que se elimina en la caja de salida, y una tubería para la desviación del líquido desde la caja de salida. La caja de salida es móvil hacia arriba y hacia abajo en el depósito colector. La posición vertical de la caja de salida en el depósito colector se destina para la separación de los líquidos por medio de control de la posición de la presa a través de una instalación de regulación de la altura conectada con el depósito de salida. La instalación de regulación de la altura se controla en función de la salida de un sensor, que mide el nivel del líquido en la caja de salida.
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El documento GB 1 440 024 A describe un dispositivo para una evacuación de petróleo y de residuos con la ayuda de una puerta colocada en la entrada de un recipiente colector, cuyo canto superior forma un rebosadero para agua contaminada con impurezas flotantes. La puerta está en contacto con las paredes del recipiente colector y está colocada en un eje de articulación con un eje horizontal, de manera que la puerta se puede pivotar alrededor del eje horizontal. El lado exterior de la puerta, que está dirigido en el empleo hacia el cuerpo de agua, en el que se encuentra el dispositivo, forma una parte de un cilindro, cuyo eje coincide con el eje horizontal del eje de articulación para la puerta. Uno o varios flotadores están dispuestos centrados en el eje de articulación de la puerta y están unidos con la puerta, de manera que el canto superior de la puerta se puede mantener en el empleo a una profundidad constante debajo de la superficie de agua, de manera que una capa de agua con espesor constante circula a través de la puerta hasta el recipiente colector.
El documento US 5 292 430 A se refiere a un buque de recuperación de petróleo y de acumulación con una configuración de tanque de un petrolero convencional. La configuración está modificada con el propósito de que estén acondicionadas puertas de entrada a lo largo de los lados opuestos del buque y una disposición de pantalla flotante para incrementar al máximo los vapores de petróleo flotantes que se acumulan. Las puertas laterales de entrada desembocan en compuertas o compartimientos de sosiego del mar con puertas de presas regulables, que desembocan en primeros tanques de separación previa en el lado de babor y en el lado de estribor. Las puertas de presas regulables se abren desde el primer tanque de separación previa hacia el segundo tanque de separación. Una pluralidad seleccionada de tanques de carga está conectada a través de miembros de unión, que permiten el transporte de líquido desde un tanque hacia el tanque siguiente entro de una serie o cascada, de tal manera que el petróleo se decanta del agua oleosa y se descarga agua esencialmente libre de petróleo sobre el borde del último tanque de la cascada.
Sumario de la invención
El cometido de la invención es crear un dispositivo auto flotante y un procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua, en los que la eficiencia de la captura de las partículas y la separación de las partículas están optimizadas, en particular en el caso de oleaje.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de un dispositivo auto flotante para la captura de partículas desde una superficie de agua de acuerdo con la reivindicación independiente 1 así como por medio de un procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua de acuerdo con la reivindicación independiente 5. Las configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
El dispositivo auto flotante utiliza una técnica de separación hidrodinámica. Con la ayuda de la instalación de regulación se posibilita regular de una manera óptima la altura del nivel de llenado del agua que contiene partículas después de su afluencia a través del orificio de entrada de la corriente en el espacio de separación de partículas, de manera que la separación de las partículas desde el agua que contiene partículas se puede optimizar en el espacio colector de partículas de acuerdo con las condiciones respectivas, por ejemplo un oleaje. Con la ayuda de la regulación de la altura del nivel de llenado se puede regular el canto superior del nivel de llenado del agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas con relación a la instalación de separación, lo que sirve para la reducción al mínimo de la porción de agua en el espacio colector de partícula y, por lo tanto, para la utilización eficiente de depósitos colectores de a bordo. A diferencia del estado de la técnica, no es necesario en este caso desplazar la instalación de separación propiamente dicha, aunque esto puede estar previsto de manera complementaria en una configuración de la invención. Independientemente de una regulación de este tipo de la instalación de separación se puede optimizar, por lo tanto, el proceso de separación para la acumulación de las partículas en el espacio colector de partículas.
En una forma de realización, uno o varios espacios colectores de partículas están formados en varios lados o incluso en todos los lados del espacio de separación de partículas, de manera que una o varias instalaciones de separación, que están formadas, por ejemplo, con elementos de rampas o elementos de taludes, separan los espacios.
El dispositivo para la captura de partícula desde la superficie de agua puede estar realizado con preferencia sobre una embarcación automotriz con instalación de accionamiento propia o con una unidad de empuje, que es movida por una embarcación sobre la superficie de agua.
Está previsto que el espacio de separación de partículas esté formado como un espacio cerrado herméticamente en el funcionamiento frente al medio ambiente. En particular, puede estar previsto un cierre frente a la presión del aire ambiental. Con preferencia, el espacio cerrado comprende, además del espacio de separación de partículas, también uno o varios espacios colectores de partículas.
Puesto que el espacio de separación de partículas y el o los espacios colectores de partículas están conectados en una configuración, la regulación de la presión interior se realiza en este caso para un espacio general cerrado herméticamente, que comprende el espacio de separación de partículas y el o los espacios colectores de partículas. Por medio de la elevación de la presión interior en el espacio de separación de partículas, por ejemplo con la ayuda de un compresor, se reduce el nivel del agua en el interior del buque. Al mismo tiempo se reduce el oleaje del buque
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de soporte, de manera que el orden de magnitud de esta modificación depende de la realización del buque de soporte. A la inversa, el nivel del agua en el interior del buque se eleva cuando se reduce la presión del aire en el espacio de separación de partículas.
Una forma de realización ventajosa de la invención prevé que la instalación de separación esté formada con un elemento de talud. Un elemento de talud puede estar previsto, por ejemplo, o bien en el lado de popa o en el lado de proa entre el espacio de separación de partículas y el espacio colector de partículas. También puede estar prevista una configuración combinada en el lado de popa y en el lado de proa.
Con preferencia, un desarrollo de la invención prevé que la instalación de ajuste esté acoplada en una instalación de regulación, que está configurada para procesar datos de medición relacionados con el oleaje y/o con el calado y a partir de ello derivar datos de control para la instalación de regulación. En una forma de realización, puede estar previsto que el espacio cerrado así como la instalación de ajuste sean supervisados y controlados a través de un dispositivo automático de control del nivel del agua y/u ópticamente desde el puente de un buque de soporte por la tripulación. De esta manera se puede reaccionar a las modificaciones relacionadas con el oleaje y/o con el calado del dispositivo movido sobre la superficie de agua para optimizar en función de la situación la separación de las partículas. De esta manera se puede influir sobre el calado del dispositivo sobre el agua a limpiar.
En una configuración ventajosa de la invención puede estar prevista una hoja de separación que está asociada al orificio de entrada.
Una forma de realización ventajosa de la invención prevé al menos un elemento moldeado estabilizador de la turbulencia en el espacio colector de partículas.
En conexión con configuraciones ventajosas del procedimiento para la captura de partículas desde una superficie de agua se aplican las explicaciones realizadas en conexión con desarrollos correspondientes del dispositivo para la captura de partículas desde la superficie de agua.
Descripción de ejemplos de realización preferidos
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización con referencia a las figuras. En este caso:
La figura 1 muestra un dispositivo para la captura de partículas desde una superficie de agua en la sección transversal, y
La figura 2 muestra una representación en perspectiva del dispositivo de la figura 1 en alzado.
La figura 1 muestra un dispositivo para la captura de partículas desde una superficie de agua. Un cuerpo de casco 1 es movido sobre una superficie de agua 2 para la limpieza de la superficie de agua 2. Durante el movimiento del cuerpo de casco 1 sobre la superficie de agua 2 se sosiegan las olas por medio de una sección de proa 3 del cuerpo de casco 1. Las partículas de suciedad que flotan sobre la superficie de agua 2 son desplazadas a través del movimiento del cuerpo de casco 1 sobre la superficie de agua 2 en una circulación, que circula a lo largo de una superficie inferior 4 del cuerpo de casco 1. La circulación con las partículas de suciedad circula debajo del cuerpo de casco 1 a una zona de entrada 5, en la que cerca de la hoja de separación 6 está formado un orificio afluencia u orificio de entrada 7, a través del cual llega agua que contiene partículas entonces a un espacio de separación de partículas 8. Detrás del orificio de afluencia o de entrada 7 se realiza una formación de turbulencias, de manera que las partículas de suciedad llegan al espacio de separación de partículas 8 hacia arriba, es decir, a la superficie de agua. Otra turbulencia se forma sobre el orificio de salida del espacio de separación de partículas 8. Elementos moldeados 14 especiales sirven para la estabilización de la turbulencia en el espacio de separación de partículas 8. De esta manera se puede reducir al mínimo, por ejemplo, un comportamiento pulsátil de la turbulencia o incluso se puede impedir totalmente.
Sobre elementos de talud o elementos de rampa 9, que pertenecen a una instalación de separación para la separación de las partículas se lleva a cabo una separación de las partículas a separar desde el espacio de separación de partículas 8 en espacios colectores de partículas 10, 11 dispuestos adyacentes, en los que se concentran las partículas. El procedimiento de separación empleado corresponde al principio de una separación hidrodinámica.
En el funcionamiento del dispositivo representado en la figura 1 para la captura de partículas desde la superficie de agua 2, con la incorporación del espacio de separación de partículas 8 y de los espacios colectores de partículas 10, 11 se forma un espacio cerrado 12, que está bloqueado herméticamente en la forma de realización representada frente al medio ambiente, en particular por medio de una configuración estanca al aire. Con la ayuda de una instalación de regulación de la presión 13 se regula una presión interior en el espacio cerrado 12, para regular de esta manera una altura de nivel de llenado del agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas 8, con lo que se regula la altura de nivel de llenado con relación a los elementos de talud o de rampa 9, lo
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que influye de nuevo en la separación de las partículas de suciedad desde el espacio de separación de partículas 8 hasta los espacios colectores de partículas 10, 11. Con la ayuda de la regulación de la presión interna se puede reaccionar a modificaciones relevantes para el oleaje y/o calado para el dispositivo, para garantizar en función de la situación una separación óptima de las partículas. A tal fin, se pueden prever un dispositivo automático de control
5 del nivel del agua y/o una supervisión óptica del espacio cerrado 12. A través de compresores se puede elevar la presión interior y se puede reducir el nivel el agua o bien se puede bajar la presión interior y se puede elevar el nivel del agua.
La figura 2 muestra una representación en perspectiva del dispositivo de la figura 1 en alzado. Para las mismas características se utilizan en la figura 2 los mismos signos de referencia que en la figura 1.
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    REIVINDICACIONES
    1.-Dispositivo auto flotante para la captura de partículas desde una superficie de agua (2) por medio de una técnica de separación hidrodinámica durante el movimiento sobre la superficie de agua (2), con:
    -un espacio de separación de partículas (8), que está conectado con un orificio de entrada de la corriente (7) que se puede disponer por debajo de la superficie de agua, a través del cual puede llegar el agua que contiene partículas hasta el espacio de separación de partículas (8),
    -un espacio colector de partículas (10; 11), al que llegan partículas separadas desde el agua que contiene partículas desde el espacio de separación de partículas (8) a través de una instalación de separación (9), y
    -una instalación de regulación (13),
    caracterizado por que el espacio de separación de partículas (8) y el espacio colector de partículas (10; 11) están formados como un espacio (12) cerrado herméticamente en el funcionamiento frente al medio ambiente y por que la instalación de regulación (13) presenta una instalación de regulación de la presión, que está configurada para regular una altura de nivel de llenado del agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas (8) cerrado herméticamente en el funcionamiento frente al medio ambiente por medio de una regulación de la presión interior.
  2. 2.-Dispositivo auto flotante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la instalación de separación (9) está formada con un elemento de talud.
  3. 3.-Dispositivo auto flotante de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por una hoja de separación (6) asociada al orificio de entrada de la corriente (7).
  4. 4.-Dispositivo auto flotante de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos un elemento moldeado (14) estabilizador de turbulencias en el espacio colector de partículas (8).
  5. 5.-Procedimiento para la separación de partículas desde una superficie de agua (2), en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:
    -mover un dispositivo auto flotante para la captura de partículas desde la superficie de agua (2) sobre la superficie de agua (2),
    -absorber agua que contiene partículas desde la superficie de agua (2) por medio de una técnica de separación hidrodinámica sobre un orificio de entrada de la corriente (7) dispuesto debajo de la superficie de agua en un espacio de separación de partículas (8) del dispositivo auto flotante, y
    -separar partículas desde el agua que contiene partículas, siendo transferidas las partículas desde el espacio de separación de partículas (8) sobre un dispositivo de separación (9) a un espacio colector de partículas (10; 11),
    caracterizado por que el espacio de separación de partículas (8) es un espacio cerrado herméticamente frente al medio ambiente y por que durante la separación de las partículas se regula por medio de una instalación de regulación (13) una altura de nivel de llenado del agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas (8) cerrado herméticamente, llevando a cabo una regulación de la presión interior por medio de una instalación de regulación comprendida por la instalación de regulación (13).
  6. 6.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que las partículas son conducidas durante la separación sobre un elemento de talud comprendido por la instalación de separación (9).
  7. 7.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado por que el agua que contiene partículas es absorbida desde la superficie de agua (2) a través de un orificio de entrada de la corriente (7) por medio de una hoja de separación (6) asociada al orificio de entrada de la corriente (7) utilizando a continuación una formación de corriente turbulenta.
  8. 8.-Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que una formación de turbulencia en el agua que contiene partículas en el espacio de separación de partículas (8) es estabilizada con la ayuda de al menos un elemento moldeado (14) estabilizador de turbulencias.
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