PT2188171E - Veículo para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"VEÍCULO PARA INTRODUZIR SUBSTANCIAS ALCALINAS EM MEIOS AQUÁTICOS" A invenção refere-se a uma embarcação para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos ácidos para a neutralização e conservação destes meios aquáticos, sobretudo de os chamados canais de exploração a céu aberto, que devido à sua génese apresentam uma elevada acidez e requerem, com o afluxo de correntes de águas subterrâneas ácidas, uma conservação sustentável a longo prazo para manter as condições aquáticas neutras. A invenção refere-se ainda a uma disposição para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos.

Sem produzir condições neutras e autorizáveis, a nivel químico da água, neste tipo de meios aquáticos, não é possível ligá-los a águas correntes públicas. Além disso, no afluxo de águas subterrâneas acidificantes com o contacto que se estabelece com a atmosfera nos canais de exploração a céu aberto e os consequentes processos de oxidação, principalmente a conversão do ferro bivalente em trivalente, entre outros, o potencial do ácido no meio aquático continua a subir, funcionando assim para o rio como um gerador de ácido e sobrecarregando as regiões na direção da corrente do rio com águas subterrâneas e, eventualmente também, águas de superfície ácidas.

Para além de uma neutralização inicial, na maior parte dos casos é também necessário um tratamento de conservação ciclicamente repetido para esse tipo de meios aquáticos, de modo a manter as condições neutras. 2 A técnica atual prevê, por meio de chamados processos In-Lake, tanto uma neutralização inicial como também a conservação desse tipo de meios aquáticos. 0 documento DE 19961243, que anuncia todas as caracteristicas do termo genérico da reivindicação 1, descreve que, por meio de uma ressuspensão das cinzas das centrais elétricas, que foram por exemplo originadas pela combustão de lenhito, é possível neutralizar canais de exploração a céu aberto (TBS) ácidos com a capacidade básica ainda existente. Este método está porém limitado aos locais onde esse tipo de resíduos está disponível nas proximidades . Não é viável, por razoes de custos, o transporte desse tipo de substâncias por distâncias maiores.

Outro processo segundo a referência DE 103 04 009.9 pretende, por meio da técnica In-Lake, distribuir as substâncias com efeito alcalino, como p. ex. a cal hidratada (Ca(OH)2), a cal viva (CaO) ou correspondentes dolomites ou soda cáustica, no meio aquático com doseadores especiais para converter, o máximo possível, a substância utilizada no rio em alcalinidade e, assim, obter uma grande eficácia na desacidificação. Para este efeito, o doseador é constituído como uma tubagem doseadora com 50 m a 2000 m de comprimento e 5 a 40 cm de largura, que é colocada a flutuar no rio por cima de boias. Os custos de um processo destes são porém, em muitos casos, insustentáveis e, por isso, foi até agora raramente utilizado. O documento DE 20 2004 002 159.5 descreve uma disposição composta por uma combinação de veículo cisterna/silo, reservatório de armazenagem intermédia e um dispositivo de entrada móvel flutuante em forma de um 3 tanque a flutuar num pontão com uma série de orifícios de saída, que é puxado por uma embarcação (navio manobrador) sobre o meio aquático aberto. As substâncias que podem ser aplicadas são distribuídas por dispositivos especiais na unidade móvel flutuante. No entanto, na maior parte dos casos, uma solução destas não permite representar economicamente projetos sustentáveis. A invenção pretende disponibilizar um dispositivo móvel para extrair substâncias de efeito alcalino em meios aquáticos ácidos, adequado tanto à neutralização inicial como também à conservação, que é estruturado de forma muito simples, que permite um rendimento elevado específico na extração de substâncias, particularmente quando associado a elevados graus de conversão de substâncias da substância alcalina utilizada e que pode ser utilizado, sem grandes custos e esforços, em diferentes locais para a neutralização dos meios aquáticos.

De acordo com a invenção, o objetivo é alcançado pela parte identificada da reivindicação 1, em que uma embarcação automotora para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos possui pelo menos um reservatório para substâncias alcalinas, pelo menos um dispositivo de aspiração para água do meio aquático, pelo menos um doseador para produzir uma suspensão, bem como, pelo menos uma bomba de alimentação e pelo menos um bico de distribuidor ligado à, pelo menos uma, bomba de alimentação para pulverizar a suspensão sobre a superfície da água, sendo a embarcação dimensionada, em relação às dimensões e tara, de modo a poder ser transportada por um veículo de transporte por terra até ao seu respetivo local de utilização. 4

Na embarcação em conformidade com a invenção, os diferentes componentes necessários a uma neutralização do meio aquático, nomeadamente um dispositivo de aspiração para recolher água do rio, um doseador para produzir uma suspensão da água recolhida e a ou as substâncias alcalinas aplicadas, agregados de alimentação para a suspensão e um dispositivo de distribuição para pulverizar a suspensão sobre a superfície da água, estão de tal modo reunidos numa unidade técnica altamente móvel que garantem excelentes condições para a máxima rentabilidade para as condições especificas do respetivo meio aquático. A embarcação é concebida de modo a poder ser aplicada, com veículos de transporte sobre estradas e por meio de equipamentos auxiliares móveis, em qualquer margem de um TBS. 0 armazenamento da substância de neutralização na embarcação é concebido de modo a poderem utilizar-se tanto substâncias sólidas como líquidas. A pulverização superficial da suspensão pelo bico de distribuidor permite alcançar um grande raio de ação, conseguindo-se assim tratar uma grande área do meio aquático com um número proporcionalmente pequeno de viagens de extração. Deste modo, assegura-se um tratamento rápido e otimizado a nível de custos, de meios aquáticos ácidos com uma elevada eficácia, tanto no âmbito de uma neutralização inicial como também num tratamento de conservação.

Como fornecedores de alcalinidade são preferencialmente utilizados a cal viva, dolomite calcinada, cal e leite da dolomite, cal hidratada, cal hidratada dolomítica, soda cáustica e produtos equiparáveis. A mistura destes produtos na corrente de água é, preferencialmente, realizada no lado de aspiração do 5 agregado de alimentação através de um doseador, que regula com exatidão a concentração da substância alcalina respetivamente utilizada na suspensão por extrair.

Segundo uma primeira versão da invenção, está previsto a embarcação apresentar um comprimento entre 5 e 15 m, preferencialmente entre 8 e 12 m, uma largura entre 2 e 4 m, preferencialmente entre 3,0 e 3,5 m, e uma altura entre 1,5 e 4 m. Deste modo, assegura-se por um lado uma capacidade suficientemente elevada para as substâncias alcalinas - o reservatório tem preferencialmente uma capacidade > 3 m3. Por outro lado, garante-se que a embarcação possa ser transportada em estradas públicas entre diferentes locais sobre o respetivo veículo de transporte no qual foi carregada. Para este efeito, a tara da embarcação é, de preferência, no máximo 20 t ou melhor ainda 12 t no máximo. A concentração da substância necessária à superfície do meio aquático por unidade de superfície para um consumo de substância ideal a nível económico é controlada através da velocidade de condução da embarcação (preferencialmente entre 2 e 30 km/h) e através da concentração da suspensão ajustada no doseador, de modo a obter uma total conversão da substância no meio aquático. Cada ciclo de condução do barco por tempo e local orienta-se pela morfologia e pelas condições ambiente no respetivo local. A concentração da substância da suspensão a extrair pode ser controlada através de um dispositivo de regulação, seja por uma regulação da quantidade prevista no doseador das substâncias alcalinas utilizadas para a tubagem de aspiração da bomba de alimentação da suspensão, seja pela quantidade de água que é aspirada do rio. 6

Segundo outra versão privilegiada da invenção, está previsto um orifício de aspiração do dispositivo de aspiração na parte da frente da embarcação. Esta posição no sentido de condução do barco permite usar energicamente a pressão dinâmica resultante da velocidade de condução do barco para bombear a água para produzir a suspensão.

Principalmente no início da neutralização de um meio aquático, por exemplo de um canal de exploração a céu aberto, este apresenta ainda um valor pH muito baixo e, consequentemente, tem um efeito fortemente corrosivo. Correspondentemente, pelo menos o revestimento exterior da embarcação em conformidade com a invenção é feito num material não corrosivo, preferencialmente um material metálico não corrosivo. 0 revestimento exterior é, de preferência, predominantemente em alumínio.

Para uma extração uniforme e ampla da suspensão alcalina, é decisiva a constituição e alinhamento do, pelo menos um, bico de distribuidor previsto na embarcação em conformidade com a invenção. Segundo outra versão privilegiada da invenção está, por isso, previsto a embarcação possuir dois bicos de distribuidor e cada um dos bicos de distribuidor extrair a suspensão para respetivamente um lado da embarcação num ângulo (a) de 30° a 110° em relação ao sentido de condução da embarcação e simultaneamente um ângulo (β) de 10° e 60° em relação à superfície da água. Os bicos de distribuidor estão preferencialmente dimensionados e interagem com a, pelo menos uma, bomba de alimentação, de modo a que a suspensão seja extraída a uma velocidade de salda de 5 a 50 m/s.

Para além da extração superficial da suspensão alcalina, pode fazer sentido encaminhar a suspensão 7 diretamente para camadas mais profundas do meio aquático, sobretudo no hipolímnion. Para isso, a embarcação possui, abaixo da linha de água, preferencialmente pelo menos um bico de distribuidor para encaminhar a suspensão para camadas de água mais profundas. 0 objetivo inicialmente mencionado é ainda alcançado por uma disposição para introduzir substâncias alcalinas no meio aquático, em que a disposição apresenta uma embarcação segundo uma das reivindicações de 1 a 11, bem como, um veículo de transporte para um transporte por terra da embarcação e uma unidade de armazenamento para a ou as substâncias alcalinas, a partir da qual se pode carregar a embarcação.

Como veiculo de transporte é preferencialmente utilizado um veiculo pesado de mercadorias. A unidade de armazenamento para a ou as substâncias alcalinas é preferencialmente constituída como um camião cisterna, de modo a garantir uma mobilidade total de toda a disposição.

Passamos a explicar em pormenor a invenção por meio de um desenho representativo de um exemplo de execução. Nomeadamente: a Fig. 1 mostra uma embarcação automotora, em conformidade com a invenção, para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos, numa vista lateral de corte parcial, a Fig. 2 mostra a pulverização de uma suspensão formada a partir da substância alcalina e da água do rio através de bicos de distribuidor da embarcação da Fig. 1 em vista lateral, 8 a Fig. 3 mostra a pulverização da suspensão através da embarcação da Fig. 1 numa vista de cima, a Fig. 4 mostra a embarcação da Fig. 1 no estado carregado num veiculo de transporte, a Fig. 5 mostra a passagem da embarcação para a água da Fig. 1 e a Fig. 6 mostra o enchimento da embarcação da Fig. 1 com uma substância alcalina para pulverizar sobre a superfície da água. A Fig. 1 mostra uma embarcação automotora, em conformidade com a invenção, para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos. A embarcação é aqui constituída como barco 1 e compreende, do lado da popa, uma cabina de condução la, bem como, um dispositivo de acionamento e de comando (ambos não apresentados) . Em conformidade com a invenção, existe no casco do barco 1 um reservatório 2 para substâncias alcalinas, um dispositivo de aspiração 3 para água do meio aquático por neutralizar, um doseador 4 para produzir uma suspensão a partir da água aspirada e da substância alcalina armazenada no reservatório 2 e uma bomba de alimentação 5. A bomba de alimentação 5 está ligada a dois bicos de distribuidor 6a, 6b dispostos na convés dianteiro para pulverizar a suspensão obtida no doseador 4 sobre a superfície da água do meio aquático a neutralizar. Aqui, o barco 1 compreende ainda outro bico 6c, que se encontra na área da quilha do 9 barco 1 e está direcionado para o fundo, de modo a que a suspensão obtida no doseador 4 também possa ser introduzida em camadas de água mais profundas através da bomba de alimentação 5. Também não está representado um dispositivo de comando previsto no casco lb, com o qual se pode ajustar com precisão a concentração da suspensão no doseador 4.

De acordo com a invenção, o barco 1 está dimensionado, em relação às suas dimensões e à sua tara, de modo a poder ser transportado por um veiculo de transporte 7 (comparar as Figuras 4 e 5) por terra para o seu respetivo local de utilização. Para isso, o barco 1 apresenta um comprimento de 5 - 15 m, preferencialmente 8-12 metros, uma largura de 2 - 4 m, preferencialmente 3 - 3,5 m e uma altura de 1,5 - 4 m. 0 barco 1 tem uma tara máxima de 20 toneladas, aqui são 10 toneladas, de modo a que no estado carregado possa ser transportado sem qualquer problema pelo veiculo de transporte 7 em estradas públicas entre os diferentes locais de utilização. A capacidade de carga do barco 1 é igualmente de aprox. 10 toneladas, de modo a que no estado completamente carregado no início de um ciclo de condução se obtenha uma massa total de 20 toneladas. Uma vez que o meio aquático ácido agride, principalmente no início da neutralização, materiais propensos à corrosão, pelo menos o revestimento exterior do barco 1 é aqui composto por um material não corrosivo, sobretudo alumínio.

De acordo com a invenção, a suspensão obtida no doseador 4 é extraída sobre a superfície do meio aquático através de um sistema de bicos de distribuidor. Este é composto por um ou vários bicos de distribuidor que se encontram rígidos ou móveis na área frontal do barco 1. Como já foi mencionado, o sistema de bicos de distribuidor 10 é aqui constituído por dois bicos de distribuidor 6a, 6b giratórios dispostos no convés dianteiro. Estes encontram-se, tal como representado na Fig. 3, lado a lado e cobrem, assim, o lado a bombordo (bico 6a) e o lado a estibordo (bico 6b) do barco 1. Apenas por razões de visibilidade, os bicos 6a, 6b são apresentados nas vistas laterais das Figuras 1 e 2, bem como, 4-6, mas uns atrás dos outros. Aqui os bicos de distribuidor 6a, 6b podem ser deslocados tanto no sentido horizontal (área angular a, comparar a Fig. 3) como também no sentido vertical (área angular β, comparar a Fig. 3). Deste modo, os bicos de distribuidor 6a, 6b podem ser ajustados respetivamente num ângulo a de 30° - 110° em relação ao sentido de condução do barco 1 e simultaneamente num ângulo β de 10° - 60° em relação à superfície da água. Além disso, os bicos de distribuidor 6a, 6b estão dimensionados e interagem com a bomba de alimentação 5, de modo a que a suspensão obtida no doseador 4 seja pulverizada sobre a superfície da água a uma velocidade de saída de 5 - 50 m/s. Por conseguinte, fica objetivamente definido um espetro de gotas e na superfície da água é aplicada, de ambos os lados do barco 1, a suspensão alcalina de forma homogénea e tipo tapete, como se pode ver na Fig. 3, sendo a largura do tapete de tratamento que se forma preferencialmente de 10 a 80 m para ambos os lados do barco 1. A concentração da substância necessária à superfície do meio aquático por unidade de superfície para um consumo de substância ideal a nível económico é controlada através da velocidade de condução da embarcação, que se situa entre 2 e 30 km/h, e através da concentração da suspensão obtida no doseador, de modo a obter uma total conversão da 11 substância no meio aquático. Cada ciclo de condução do barco por tempo e local orienta-se pela morfologia e pelas condições ambiente no respetivo local. A concentração da suspensão a extrair pode ser controlada no doseador 4 através de um dispositivo de regulação, seja por uma regulação da quantidade das substâncias alcalinas utilizadas para a tubagem de aspiração da bomba de alimentação da suspensão 5, seja pela quantidade de água que é aspirada do rio.

Passamos a explicar novamente o principio da invenção por meio de um exemplo concreto. A embarcação (barco) 1 transportável em conformidade com a invenção com uma massa total de 20 t e uma capacidade de carga de 10 t para substâncias alcalinas desloca-se num meio aquático por tratar a uma velocidade de 25 km/h. Através de um orifício debaixo de água na proa do barco 1, a água do rio necessária à produção da suspensão é encaminhada para a tubagem de aspiração da bomba de alimentação da suspensão 5 com uma quantidade de 500 m3/h. Na tubagem de aspiração da bomba 5, a substância alcalina bombeada a partir do reservatório 2 do barco 1 é suplementada por uma quantidade de 100 m3/h através de um doseador 4, de modo a formar uma suspensão de 20%. Esta suspensão é encaminhada para a bomba de alimentação 5, que pressuriza a suspensão para uma pressão de 4 bar necessária a uma abrangente extração, e que a conduz aos bicos de distribuidor 6a, 6b por um sistema de tubos. Os bicos de distribuidor 6a, b lançam a suspensão sobre a superfície da água a uma velocidade de saída pelo bico de 25 m/s à esquerda e à direita do sentido de condução do barco 1 com um ângulo α em relação ao sentido de condução de 80 graus, 12 de modo a que à esquerda e à direita do barco 1 se forme respetivamente uma faixa de tratamento da água tipo tapete com 30 m de largura, na qual a substância alcalina reage imediatamente com a água do rio e é completamente convertida. A concentração da substância à superfície do rio atingível com uma área de tratamento de 125.000 m2 assim obtida em 10 min. possibilita excelentes condições de reação para uma conversão total da substância no meio aquático a tratar. A concentração da substância do material alcalino respetivamente utilizado na suspensão inicial é adaptada às condições da água do rio através do doseador 4 e um sistema de regulação. Cada uma das rotas de condução do barco 1 é concebida para que, tendo em conta a morfologia do respetivo meio aquático e as correntes induzidas pelo vento que predominam à superfície da água, todo o volume do rio que se encontra no hipolímnion do meio aquático seja uniformemente carregado com substância alcalina.

Enquanto o barco 1 é aqui constituído com cabina de condução la, permitindo que o ciclo de condução possa ser diretamente comandado e monitorizado por um barqueiro, entende-se que os ciclos de condução também podem ser telecomandados da margem, por exemplo suportados por GPS.

As Figuras 4 a 6 mostram uma disposição em conformidade com a invenção para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos. Esta engloba um barco 1, como é anteriormente descrito, bem como um veículo de transporte 7 para transportar o barco 1 por terra e uma unidade de armazenamento 8 para a ou as substâncias alcalinas, a partir da qual o barco 1 pode ser carregado. A unidade de armazenamento 8 é aqui constituída como camião cisterna 8 13 e, assim sendo, é igualmente móvel. A Fig. 4 apresenta o barco 1 no estado carregado sobre o veiculo de transporte 7. A Fig. 5 mostra como o barco 1 passa para a água na margem de um meio aquático a neutralizar, por exemplo um canal de exploração a céu aberto, através de uma adequada unidade de rampa 7a, que faz parte do veículo de transporte 7. 0 barco 1 é correspondentemente carregado por exemplo por meio de um guincho de cabo. A Fig. 6 mostra como o barco 1, que foi introduzido na água, é carregado com a substância alcalina, como por exemplo cal hidratada, por uma respetiva tubagem, imediatamente antes de um ciclo de condução. São igualmente possíveis outros tipos de carregamento em substâncias alcalinas sólidas, como por exemplo através de um camião basculante. 14

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO A presente listagem de referências citadas pela requerente é apresentada meramente por razões de conveniência para o leitor. Não faz parte da patente de invenção europeia. Embora se tenha tomado todo o cuidado durante a compilação das referências, não é possível excluir a existência de erros ou omissões, pelos quais o EPO não assume nenhuma responsabilidade.

Patentes de invenção citadas na descrição • DE 19961243 [0005] • DE 10304009 [0006] • DE 202004002159 [0007]

Claims (13)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Embarcação (1) para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos, com pelo menos um reservatório (2) para substâncias alcalinas, pelo menos, um dispositivo de aspiração (3) para a água do meio aquático, bem como, pelo menos, uma bomba de alimentação (5) caracterizada pelo facto de a embarcação (1) ser automotora e possuir, pelo menos, um doseador (4) para produzir uma suspensão e, pelo menos, um bico de distribuidor (6a, b) ligado à, pelo menos uma, bomba de alimentação (5) para pulverizar a suspensão sobre a superfície da água, em que a embarcação (1) está dimensionada, em relação às dimensões e tara de modo a poder ser transportada por terra para o respetivo local de utilização por meio de um veiculo de transporte (7) .

2. Embarcação (1) segundo a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de a embarcação (1) apresentar um comprimento entre 5 e 15 m, preferencialmente entre 8 e 12 m, uma largura entre 2 e 4 m, preferencialmente entre 3,0 e 3,5 m, e uma altura entre 1,5 e 4 m.

3. Embarcação (1) segundo a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo facto de a tara da embarcação (1) ser, no máximo, 20 t, preferencialmente, no máximo, 12 t.

4. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo facto de o, pelo menos um, reservatório (2) ter uma capacidade > 3 m . 2

5. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo facto de o orifício de aspiração (3) do dispositivo de aspiração estar previsto no lado dianteiro da embarcação (1).

6. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo facto de, pelo menos, o revestimento exterior da embarcação (1) ser composto por um material não corrosivo.

7. Embarcação (1) segundo a reivindicação 6, caracterizada pelo facto de o revestimento exterior ser predominantemente em alumínio.

8. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo facto de a embarcação (1) possuir dois bicos de distribuidor (6a, b) e de cada um dos bicos de distribuidor (6a, b) extrair a suspensão para respetivamente um lado da embarcação (1) num ângulo (a) de 30° a 110° em relação ao sentido de condução da embarcação (1) e, simultaneamente, num ângulo (β) de 10° a 60° em relação à superfície da água.

9. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo facto de o, pelo menos um, bico de distribuidor (6a, b) estar dimensionado e interagir com a, pelo menos uma, bomba de alimentação (5), de modo que a suspensão seja extraída a uma velocidade de saída entre 5 e 50 m/s. 3

10. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada pelo facto de a embarcação (1) englobar um dispositivo de acionamento que possibilita uma velocidade de condução entre 2 e 30 km/h.

11. Embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada pelo facto de a embarcação possuir, abaixo da linha de água, pelo menos, um bico de distribuidor (6c) para encaminhar a suspensão para camadas de água mais profundas.

12. Disposição para introduzir substâncias alcalinas em meios aquáticos, em que a disposição apresenta uma embarcação (1) segundo uma das reivindicações de 1 a 11, bem como, um veículo de transporte (7) para um transporte por terra da embarcação (1) e uma unidade de armazenamento (8) para a ou as substâncias alcalinas, a partir da qual se pode carregar a embarcação (1). ser

13. Disposição segundo a reivindicação 10, caracterizada pelo facto de a unidade de armazenamento constituída como camião cisterna (8).