IT201900002105A1 - Sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi d’acqua - Google Patents

Description

SISTEMA PER L’INTERCETTAZIONE E LA RACCOLTA DI RIFIUTI

GALLEGGIANTI IN CORSI D’ACQUA

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha ad oggetto un sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti, quali in particolari rifiuti galleggianti, in corsi d’acqua (ad esempio fiumi, ruscelli, canali in genere, canali di irrigazione, canali regimentati di alimentazione di impianti termoelettrici ecc.).

Sempre più frequentemente i corsi d’acqua sono interessati dal fenomeno dell’inquinamento di rifiuti solidi, in plastica o simili, che galleggiano a pelo d’acqua e vengono portati dalla corrente fino ad arrivare in mare o nel bacino idrico in cui il corso d’acqua sfocia. Tali rifiuti galleggianti sono particolarmente pericolosi perché possono creare ostruzioni ed accumuli lungo il corso del fiume, riducendone la portata locale e quindi rappresentando una criticità in caso di piene. Inoltre i rifiuti possono compromettere la fauna del corso d’acqua, finanche del bacino idrico di sfocio. I rifiuti possono infatti intrappolare, ferire o essere ingeriti dagli animali che quindi possono morire o per soffocamento o per avvelenamento o comunque subire gravi danni.

Attualmente si sta quindi facendo strada la necessità di intercettare tale tipologia di rifiuti già entro il corso d’acqua, così da impedire il loro accumulo lungo gli argini e prevenire lo sversamento in bacino idrico o in mare dove la raccolta sarebbe più complessa e quindi onerosa.

Tra i sistemi di raccolta noti si ricordano quelli che sfruttano elementi di intercettazione galleggianti tesi tra due o più imbarcazioni. A bordo delle imbarcazioni possono essere previsti anche sistemi di filtraggio dell’acqua per raccogliere i rifiuti intrappolati negli elementi di intercettazione. Similarmente, esistono sistemi combinati che prevedono barche di raccolta dei rifiuti entro recinti di trappole per i rifiuti tesi tra gli argini o affogati in porzioni del corso d’acqua.

Questi sistemi tuttavia presentano svariati inconvenienti. In primo luogo sono costosi perché impiegano costantemente l’uso di imbarcazioni e quindi necessitano di numeroso personale di supporto ed inoltre costituiscono un ingombro significativo nel corso d’acqua.

Un altro sistema noto è quello descritto in CN207193929U che si avvale di un nastro trasportatore posto fra le due sponde di un corso d’acqua, movimentato da due pulegge. Tale nastro comprende elementi filtranti galleggianti a secchio che raccolgono e trasportano rifiuti verso un recipiente di raccolta posto in prossimità di una delle pulegge. Tuttavia tale sistema risulta “rigido” nel senso che è inutilizzabile nel caso di piene o più in generale è incapace di risultare efficace quando il livello dell’acqua varia pertanto risulta adeguato solo per corsi d’acqua artificiali oppure su corsi d’acqua naturali la cui variazione di portata nel tempo è minima.

Un sistema funzionalmente similare, e presentante le medesime criticità del precedente è descritto in KR20030007256.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema per la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi d’acqua atto ad essere utilizzato in corsi d’acqua di qualsiasi tipo, anche non regimentati.

Ancora uno scopo del sistema di raccolta dei rifiuti galleggianti secondo l’invenzione è quello di essere funzionalmente autonomo o comunque richiedere in misura minima la presenza di operatori/personale di gestione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema per la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi d’acqua che operi automaticamente lo spostamento dei rifiuti dal punto di raccolta ad altezza argine al fine del loro prelievo per il trasporto in discarica.

Tali scopi vengono raggiunti con il sistema per la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi d’acqua le cui caratteristiche essenziali sono definite dalla prima rivendicazione annessa. Altre importanti caratteristiche accessorie sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi del sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi d’acqua risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

- la figura 1 mostra il sistema per la raccolta di rifiuti galleggianti secondo l’invenzione contestualizzato in un corso d’acqua;

- la figura 2 mostra una vista dall’alto di una porzione di tale modello raffigurante l’insenatura di accumulo rifiuti;

- la figura 3 raffigura in modo schematizzato il braccio di bypass del canale di derivazione.

Con riferimento alle figure, il sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti galleggianti in corsi idrici opera in corrispondenza di una porzione del corso d’acqua (quale ad esempio ma non limitatamente un fiume o un canale di irrigazione o per centrale idroelettrica) compreso fra due argini A e B. Gli argini possono essere realizzati in terra o cemento armato, verticali o obliqui, di un canale artificiale oppure, come nell’esempio di questa descrizione, le sponde di un corso d’acqua naturale o naturale limitato artificialmente. Rispetto a ciascuno dei due argini è possibile individuare una riva A1, B1, la zona dell’argine lambita dal corso d’acqua, una sponda A2, B2, la zona di declino dell’argine e un culmine A3, B3 di argine, normalmente (ovvero tranne in caso di eventi catastrofici) non interessato dall’acqua. Ancora, il corso d’acqua definisce una direzione X che è la direzione di scorrimento, ovvero della corrente principale. Il fiume ha poi una larghezza H, definita lungo una direzione Y, perpendicolare alla direzione X. Ancora, l’altezza o profondità del fiume h è valutata secondo la direzione Z, che definisce con X e Y una terna cartesiana.

Il sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti comprende una barriera flottante 1 posta, in opera, in asseto sostanzialmente trasversale al corso d’acqua e in generale alla direzione X della corrente.

Tale barriera 1 è atta ad intercettare rifiuti R galleggianti sul pelo del corso d’acqua o parzialmente immersi come bottiglie o sacchetti di plastica e altri materiali di rifiuto finiti nel corso d’acqua trascinati dalla corrente.

La barriera è materializzata ad esempio da un tubolare in materiale plastico, quale ad esempio PVC, poliuretano o altro. Eventualmente il tubolare può essere rinforzato da cavi metallici, quali cavi in acciaio.

La barriera è tesa tra due punti di attacco di cui un primo 2 prossimale al punto di scarico dei rifiuti posti sull’argine A, nell’esempio raffigurato, e un secondo 3 distale ovvero posizionato sull’argine B opposto rispetto al punto di scarico dei rifiuti.

Scendendo maggiormente nel dettaglio, il punto di attacco prossimale 2 è realizzato in corrispondenza del fondo 40 di un canale di derivazione 4 ottenuto nell’argine A del fiume. Il canale di derivazione 4 si dispone in assetto sostanzialmente trasversale rispetto al fiume ed in maggior dettaglio ha un’inclinazione rispetto alla direzione X che è compresa, ad esempio ma non limitativamente, tra 10°- 60° in funzione delle condizioni del corso d’acqua, delle correnti di erosione e degli spazi disponibili sull’argine per la realizzazione del canale.

Essendo ancorata in corrispondenza del fondo 40, una parte della barriera flottante è interna al canale di deviazione, estendendosi pertanto dal corso del fiume entro di esso.

Una corrente di deviazione, indicata in figura 2 dalle frecce, con direzione X1 è determinata internamente al canale di deviazione. Tale corrente di deviazione si sviluppa dal corso d’acqua principale entro il canale e pertanto ha lo scopo di indirizzare i rifiuti accatastati sulla barriera verso l’interno del canale di deviazione ed in particolare verso il fondo. In corrispondenza di tale punto operano mezzi 5 di prelievo dei rifiuti. Su di essi si tornerà nel dettaglio più oltre.

La corrente di deviazione è generata da mezzi 6 di generazione di corrente quali ad esempio una pompa oppure un braccio di bypass 6 con sfocio a valle della barriera e ad altezza geodetica inferiore. Eventualmente, per sfruttare il salto geodetico, una turbina elettrica 60 può essere disposta sul braccio di bypass. Ancora nel caso dell’esempio realizzativo del braccio di bypass mezzi di regolazione del flusso di acqua entrante sono previsti (non visualizzati nelle figure). Ad esempio tali mezzi di regolazione possono essere materializzati da una paratia attuata da un motore elettrico. La paratia viene regolata in apertura a seconda della portata di acqua che deve accedere alla turbina oppure in funzione della corrente di bypass da generare.

L’attacco prossimale 2 ottiene una movimentazione della barriera flottante 1, ovvero di una sua estremità 10, almeno in direzione verticale Z e quindi di conseguenza variare l’altezza della barriera rispetto all’alveo del fiume. Eventualmente l’attacco prossimale 2 è configurato in modo da determinare anche una variazione di lunghezza della barriera.

Scendendo maggiormente nel dettaglio l’attacco prossimale 2 è materializzato da mezzi a guida 20 atti a determinare la movimentazione della estremità 10 in direzione Z. Tali mezzi a guida comprendono ad esempio una guida prismatica 20a su cui si impegna scorrevolmente un carrello 20b solidale alla estremità prossimale 10 della barriera flottante e attuato da mezzi attuatori comandati, come si vedrà meglio in seguito, automaticamente da un sistema di controllo e gestione.

In una soluzione realizzativa preferita l’attacco dell’estremità prossimale 10 al carrello 20b è ottenuto per impegno su di un rocchetto 20c, solidale al carrello, che realizza, attraverso una rotazione sul proprio asse diretto secondo Z, l’avvolgimento o lo svolgimento della barriera flottante in direzione Y. Anche il rocchetto 20c è movimentato da propri mezzi attuatori comandati dal summenzionato sistema di controllo e gestione.

L’attacco distale 3 si realizza in prossimità della sponda opposta B del fiume. In questo caso, una estremità distale 11 della barriera è ancorata ad un elemento galleggiante 30 mobile in tutte le direzioni X, Y e Z. La variazione della posizione dell’elemento galleggiante 30 è comandata da mezzi di ritegno che sono sostanzialmente posti sull’argine prossimo B3. Tali mezzi di ritegno 31 comprendono, in una soluzione realizzativa preferita, uno o più cavi (non mostrati nelle figure), che si estendono in modo variabile tra l’elemento galleggiante 30 e un punto di attacco solidale all’argine in corrispondenza del quale sono impegnati ad argano. Modificando la lunghezza dell’almeno un cavo, si è in grado di modificare la posizione dell’elemento galleggiante 30 nel fiume e conseguentemente anche l’inclinazione della barriera rispetto alla direzione di corrente X e la tensione della barriera. Il punto di attacco distale 3 è preferibilmente posto a monte rispetto al punto di attacco 2 di una distanza proporzionale alla larghezza massima dell’alveo del corso d’acqua e alla lunghezza massima della barriera flottante.

Appare quindi chiaro da quanto precede che la barriera può essere movimentata almeno affinché risulti sempre a pelo d’acqua. Inoltre, operando sul punto di attacco distale (nella soluzione realizzativa rappresentata questo si traduce nel lasciare più o meno teso l’almeno un cavo) la barriera assume una posizione più o meno inclinata rispetto alla direzione di corrente X e più o meno tesa, quindi una lunghezza variabile.

Tornando adesso nel merito del sistema di controllo e gestione esso realizza la movimentazione della barriera come appena spiegato, ovvero controlla i mezzi attuatori, comandandoli in modo tale che la barriera risulti sempre a pelo libero dell’acqua.

Per ottenere questo risultato il sistema di controllo e gestione si avvale di mezzi sensori quali in particolare sensori di velocità di fluido, sensori di portata, sensori di livello, ecc.

Il sistema di controllo e gestione è inoltre in grado di rilevare la presenza di un tiraggio oltre una soglia limite sul punto di attacco distale, al fine di comandare lo sgancio di emergenza della barriera. A tale scopo la barriera è sensorizzata con celle di carico che rilevano lo stato di tensione sulla barriera stessa. Le informazioni fornite dalle celle di carico sulla tensione della barriera inoltre sono utilizzate dal sistema di controllo e gestione anche per valutare la movimentazione della stessa in inclinazione ed estensione (agendo pertanto sui punti di attacco distale e prossimale).

Il sistema di controllo e gestione comanda inoltre la paratia per regolamentare il valore della corrente di bypass.

In una ulteriore forma realizzativa dell’invenzione la barriera occupa solo una parte del corso d’acqua in modo da mantenerne la navigabilità. Il punto di attacco 30 è quindi spostato entro il corso d’acqua, pur rimanendo sempre collegato all’argine attraverso i mezzi di ritegno 31.

Tornando ai mezzi di prelievo questi sono materializzati, nell’esempio illustrato nelle figure, da un nastro trasportatore 5 che opera in corrispondenza del fondo 40 del canale. Il nastro trasportatore opera frontalmente rispetto all’imbocco del canale di bypass e in generale rispetto al punto di generazione della corrente di derivazione, in modo che i rifiuti siano portati da essa verso il nastro. Il nastro trasportatore 5 trasporta i rifiuti verso un punto sopraelevato di raccolta. Vantaggiosamente tale punto può essere posto sul culmine dell’argine in modo da essere raggiungibile con mezzi di trasporto per prelevare i rifiuti e trasportarli in discarica. Il sistema di gestione e controllo può in tal caso essere programmato per rilevare, attraverso appositi sensori, il livello di riempimento dei cassoni 50 di raccolta provvisoria dei rifiuti e quindi, in caso che tale livello di riempimento superi un valore di soglia predefinito, contattare la centrale della discarica per il prelievo.

Risulta ovvio dalla precedente descrizione che l’argine A del corso d’acqua e tutte le strutture in essa comprese possono essere specularmente poste sulla sponda sinistra del corso d’acqua e, allo stesso tempo, l’argine B e le strutture comprese su di essa possono essere poste sulla sponda destra.

Il sistema per l’intercettazione e la raccolta di rifiuti flottanti da corsi d’acqua descritto ha il vantaggio di fornire un sistema per la raccolta di rifiuti flottanti da corsi d’acqua, capace di operare in autonomia senza l’impiego di personale, atto ad essere utilizzato in corsi d’acqua non regimentati, come nel normale alveo di un fiume.

Il sistema ottiene questo vantaggio anche grazie al sistema di controllo che permette alla barriera flottante di assumere configurazioni di occupazione dell’alveo del corso d’acqua diverse.

Inoltre, grazie al fatto che la barriera flottante è mobile e si adatta, almeno secondo la direzione Z all’altezza dell’acqua, il sistema è in grado di essere posizionato anche in corsi idrici non regimentati, che subiscono quindi notevoli variazioni del livello dell’acqua nel corso dell’anno.

La barriera si può inoltre vantaggiosamente adattare alle condizioni di piena del corso idrico allungandosi, in risposta quindi alla situazione in cui l’alveo del fiume, causa una piena, si estende sulle sponde. In ogni caso, l’allungamento variabile della barriera ha un effetto positivo a prescindere, perché può essere utilizzato per variarne la disposizione rispetto alla direzione principale di scorrimento X.

Grazie alla corrente di derivazione i rifiuti vengono facilmente convogliati entro il canale di derivazione, verso il fondo, senza che si accumulino lungo le rive; pertanto il sistema risulta particolarmente efficace per quanto riguarda la rimozione dei rifiuti dal corso d’acqua.

Essendo un sistema strutturato e fisso, consente l’intercettazione e la raccolta dei rifiuti nel corso idrico in ciclo continuo.

Il sistema consente di ridurre il fenomeno dell’inquinamento da plastiche in mare e a costi relativamente contenuti.

Ancora, se dotato di turbina, il sistema si autoalimenta, nel senso che è in grado di produrre energia. Questa può appunto autoalimentare il sistema oppure essere immessa in rete pubblica.

Il punto di attacco distale può essere disposto maggiormente verso il centro del corso d’acqua in quelle applicazioni in cui deve essere necessariamente lasciato un passaggio navigabile accanto alla barriera flottante.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico definente una direzione principale di scorrimento (X) e delimitato tra un primo (A) ed un secondo (B) argine e la raccolta di detti rifiuti su detto primo argine (A) comprendente: - una barriera flottante (2) tesa tra due punti di attacco di cui uno prossimale (2) a detto primo argine ed uno distale (3) da detto primo argine (A), disposta in modo tale da posizionarsi in assetto sostanzialmente trasversale rispetto alla direzione principale di scorrimento (X) dell’acqua al fine di intercettare e bloccare detti rifiuti galleggianti ed impedirne l’ulteriore fluire lungo il corso d’acqua; - mezzi (5) di prelievo dei rifiuti intercettati posti in corrispondenza di detto punto di attacco prossimale (2) su detto primo argine (A) tali da prelevare detti rifiuti intercettati e movimentarli verso un punto di stoccaggio per la definitiva rimozione; - un canale di deviazione (4) disposto in assetto sostanzialmente trasversale a detta direzione di scorrimento (X) e realizzato entro detto primo argine (A), detto canale di deviazione (4) prevedendo un fondo (40) in corrispondenza del quale è disposto detto punto di attacco prossimale (2) e operano detti mezzi di prelievo (5); caratterizzato dal fatto che: - detto canale di deviazione (4) è interessato da una corrente di derivazione diretta dal corso d’acqua entro detto canale verso detto fondo secondo una direzione principale di scorrimento (X1) in modo tale da favorire il fluire di detti rifiuti intercettati su detta barriera flottante verso detto fondo stesso; - in cui detta barriera flottante è supportata in modo mobile tra detti punti di attacco (2, 3) almeno rispetto ad una direzione (Z) verticale e perpendicolare a detta direzione (X) di scorrimento dell’acqua in modo tale da risultare sempre a pelo libero; - un sistema di controllo e gestione, atto almeno a comandare detti punti di attacco (2, 3) per movimentare detta barriera flottante almeno rispetto a detta direzione (Z) in risposta ad una variazione rilevata del livello dell’acqua (h) nel corso idrico.
2. 2. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 1 in cui detta corrente di derivazione è generata dalla circolazione dell’acqua del corso idrico entro un braccio di bypass che afferisce a detto fondo (40) di detto canale di derivazione e sfocia a valle di detto sistema per l’intercettazione di rifiuti.
3. 3. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 2 in cui la bocca di detto braccio di bypass che afferisce a detto fondo (40) di detto canale di derivazione è intercettabile in modo regolamentato da una paratia comandabile da detto sistema di controllo e gestione al fine di controllare detta corrente di derivazione.
4. 4. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 3 in cui detto punto di attacco prossimale (2) comprende una guida prismatica (20a) su cui si impegna un carrello (20b) in modo scorrevole secondo la direzione (Z) per movimentare l’estremità di detta barriera lungo la direzione Z.
5. 5. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 4 in cui detto carrello (20b) installa un rocchetto (20c) girevole attorno ad un proprio asse allineato secondo la direzione (Z) sul quale è fissata una estremità (10) della barriera, per cui alla rotazione di detto rocchetto corrisponde un avvolgimento o svolgimento della barriera secondo una direzione orizzontale (Y) perpendicolare alla direzione di scorrimento (X) e verticale (Z).
6. 6. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 5 in cui detto punto di attacco distale (3) comprende un elemento galleggiante (30) mobile in ogni direzione (X, Y, Z).
7. 7. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo la rivendicazione 5 in cui detto elemento galleggiante mobile (30) è ancorato attraverso mezzi di ritegno (31) a detto secondo argine, detti mezzi di ritegno essendo azionabili per regolare la posizione di detto elemento galleggiante (30) secondo dette direzioni di scorrimento (X), orizzontale (Y) e verticale (Z).
8. 8. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti mezzi (5) di prelievo dei rifiuti in detto canale di deviazione comprendono un nastro trasportatore che afferisce con una estremità a detto fondo di detto canale di deviazione e con l’altra estremità afferisce a detto punto di stoccaggio su detto argine.
9. 9. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto sistema di controllo e gestione rileva inoltre lo stato di tensione di detta barriera flottante e comanda lo sgancio di essa da almeno uno dei due punti di ancoraggio (2, 3) in caso tale stato di tensione superi un determinato valore di soglia.
10. 10. Sistema per l’intercettazione di rifiuti galleggianti da un corso idrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto sistema di controllo e gestione rileva il livello di riempimento di detto punto di stoccaggio e invia un segnale per richiederne lo svuotamento.