PT797087E - Dispositivo para a eliminacao de bolhas de ar em canais de circulacao de agua - Google Patents

Description

p Li DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA A ELIMINAÇÃO DE BOLHAS DE AR EM CANAIS DE CIRCULAÇÃO DE ÁGUA" [0001] A invenção refere-se a um dispositivo para a eliminação de bolhas de ar em canais de circulação de água ou em canais de fluxo com uma superfície de água que no trajecto de medida ou na zona de permanência está a descoberto, dispositivo no qual a camada cimeira de água é separada da corrente principal por meio de um perfil de corte e é conduzida para uma zona de estabilização, enquanto que a corrente principal, na qual se encontra inserido um crivo de captação, é desviada para baixo através de uma curva.

[0002] Nos trajectos de medida ou na zona de permanência de canais de circulação de água há uma mistura de ar na água ao mergulhar nela os objectos a medir, os equipamentos de medição ou em consequência da permanência de pessoas nesse local, bolhas essas que se pretende eliminar antes de a água ser bombada para entrar de novo no trajecto de medida ou no troço utilizado para fins de reabilitação. Para conseguir este objectivo é já conhecido fazer seguir o trajecto de medida ou a zona de permanência de um trajecto de estabilização, no qual se efectua uma eliminação das bolhas de ar contidas na água.

[00003] Assim, ficou a ser conhecido um canal de circulação de água (publicação Hansa-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen - ano 105, 1968, número especial SG, Novembro, páginas 2006 a 2010), no qual a totalidade da corrente de água é conduzida, depois de passar pelo trajecto de medida, por um troço de estabilização com um comprimento de 25 m, para eliminação das bolhas de ar arrastadas. Ao inconveniente de um comprimento construtivo muito longo acres- 1 I-......^ I-......^

ce ainda o dispêndio de energia necessário para trasfegar de novo o caudal de água.

[0004] Também ficou a ser conhecido um canal de circulação de água (publicação Schiffstechnik, volume 6, 1959, H.33, páginas 139 a 144), no qual um perfil de corte regulável corta no fim do trajecto de medida a camada cimeira de água, na qual se encontram misturadas bolhas de ar, conduzindo esta camada de modo a passar através de uma caixa de crivagem que serve de trajecto de estabilização. 0 ar que vem à superfície é aspirado por meio de uma bomba ao nível da dita superfície de água, para que a mesma possa preencher o trajecto de afluência sem ter uma superfície descoberta. Também esta solução requer uma maior complexidade construtiva e um maior dispêndio de energia, dado tornar-se necessário prever uma bomba suplementar.

[0005] Pela patente DE-OS 21 05 551 ficou a ser conhecido um canal de circulação de água no qual a camada cimeira de água é separada da corrente principal e conduzida ao longo de um trajecto de estabilização relativamente comprido. A jusante do trajecto de medida a corrente principal passa por um difusor que provoca um aumento de pressão. Para reconduzir para a corrente principal o pequeno caudal de água anteriormente separado torna-se necessário prever no circuito secundário uma bomba adicional.

[0006] Além disso ficou a ser conhecido pela patente DD 301 361 A7 um esquema de realização de um canal para canoas, no qual se corta igualmente da corrente principal a camada cimeira da água por meio de um perfil de corte ajustável, que atravessa um tanque de separação de ar e é de novo aduzida à corrente principal, agora deflectida para o lado de baixo. A jusante de um crivo de captação a corrente principal, depois de ter sido cortada a camada cimeira de água, é aduzida a um difusor ao qual se segue, após deflexão da corrente de água para o sentido vertical, um injector que faz com que a pressão seja descarregada ao ponto de a corren- 2 V Γ

te parcial separada por acção do perfil de corte poder de novo entrar na corrente principal sem o auxilio de bombas suplementares. 0 difusor colocado na corrente principal a montante da curva obriga no entanto a um grande comprimento construtivo do canal a jusante do trajecto de medida.

[0007] Também já se construíram canais de circulação de água nos quais não se separa a camada cimeira de água enriquecida de ar. O resultado é que se forma uma torrente de água antes de esta entrar de novo no canal fechado, torrente essa que por sua vez provoca a entrada de ar adicional, ou com o resultado de a distribuição de velocidades em função da altura da água, que é devida à existência da curva e que provoca uma descida do nível da água, arrastar caudais de ar com um volume bastante grande. Qual destes caudais se forma na prática depende da velocidade da água (índice de Froude) e das condições geométricas, não podendo ser antecipadamente determinado com segurança.

[0008] Para evitar o arrastamento de pessoas e de objectos pela corrente de água, prevê-se na maior parte dos canais de circulação conhecidos um crivo captador montado a jusante do trajecto de medida.

Para evitar que as zonas de depressão no seguimento das barras do crivo ou de outras estruturas mergulhadas possam arrastar ar para dentro do circuito de água, faz-se os possíveis para que a aresta superior do crivo fique situada abaixo do nível da água, o que no entanto provoca a formação de uma zona de refluxo, na qual se podem acumular impurezas.

[0009] Partindo deste estado actual da técnica, o objectivo da invenção é o de assegurar que as bolhas de ar arrastadas no trajecto de medida ou na zona de permanência de um canal de circulação de água possam ser separadas da corrente de água com uma complexidade construtiva adicional tão reduzida quanto possível e com um dispêndio de energia tão pequeno quanto possível e impedir 3

rJ U K li ainda uma entrada suplementar de ar junto do dispositivo capta-dor.

[0010] De acordo com esta concepção pretende-se que a camada cimeira de água cortada a partir da corrente principal seja desga-seificada sem necessidade de haver um comprimento construtivo suplementar do canal e que aquela camada seja aduzida de novo à corrente principal sem o auxilio de bombas suplementares.

[0011] De acordo com a invenção este objectivo atinge-se pela adopção das caracteristicas enunciadas na reivindicação 1. Aperfeiçoamentos da invenção encontram-se expostos nas reivindicações secundárias.

[0012] As caracteristicas principais da invenção residem no facto de a face inferior do perfil de corte, que se estende paralelamente à superfície da água do trajecto de medida, fazer a transição para uma aresta frontal de perfil de corte arredondada, com um raio R, e o espaço situado acima do perfil de corte ser formado por uma câmara de turbulência de água com inclinação no sentido da aresta frontal do perfil de corte.

[0013] O crivo captador passa pela zona em que a água flui em torno da aresta frontal do perfil de corte e estende-se até acima do nível da água. Imediatamente a seguir ao crivo captador começa, abaixo do nível da água, o contorno em forma de arco de círculo da parede do canal.

[0014] De maneira surpreendente verificou-se que a forma de realização de acordo com a invenção proporciona um fluxo estável em torno da aresta frontal do perfil de corte, fluxo esse que corre para fora da câmara de turbulência de água e que é alimentado pela entrada da camada de água que se encontra acima da corrente principal, pela formação da torrente de água, pela acalmia da 4 r~' Lc, ^ [I ' ν água, com libertação de ar, e pelo refluxo para dentro do trajec-to de medida.

Uma vez que na zona da aresta frontal do perfil de corte se verifica uma inversão do sentido da corrente, aliada a um forte gradiente de velocidade da água, as condições de pressão junto dos varões ou das barras de crivagem são alteradas de tal maneira que não se verifica praticamente nenhuma entrada de ar.

[0015] Este efeito positivo pode ser reforçado aduzindo à câmara de turbulência de água uma corrente de água derivada a partir de outro local, sendo seguidamente depurada e/ou desgaseificada.

[0016] A altura h da câmara de turbulência de água pode ser calculada com uma precisão suficientemente grande a partir do quadrado da velocidade da água w a dividir pelo dobro da aceleração da gravidade g (h = w2 / 2g) . 0 comprimento 1 da câmara de turbulência de água é de cerca· de 3 a 7 vezes maior do que a altura da mesma. A inclinação do fundo da câmara de turbulência no sentido da aresta frontal do perfil de corte é de preferência de 2 a 5o.

[0017] A curva localizada directamente no fim do trajecto de medida ou da zona de permanência e a câmara de turbulência disposta acima da curva asseguram um reduzido comprimento de construção do canal de circulação de água.

[0018] Contrariamente ao procedimento habitual em instalações já realizadas de acordo com o estado actual da técnica, que é o de a corrente parcial cortada pelo perfil de corte a partir da corrente principal ser desgaseificada e aduzida de novo ao circuito de água num outro ponto do mesmo, o esquema de acordo com a invenção, que prevê a localização da câmara de turbulência acima do perfil de corte, permite introduzir de novo a corrente parcial anteriormente separada no próprio local em que a mesma foi retirada . 5 L-Cj ^^ [0019] Outros pormenores, características e vantagens da invenção resultam da descrição que se segue de um exemplo de realização, em conjugação com o respectivo desenho. As figuras do desenho mostram:

Fig. 1 um corte do canal de circulação de água, na zona terminal do trajecto de medida, à qual se segue a curva e com a câmara de turbulência de água disposta acima dessa curva e

Fig. 2 um corte através da câmara de turbulência de água, mostrando as linhas hidrodinâmicas que se formam.

[0020] Descreve-se a seguir a forma de realização com adução suplementar de água à câmara de turbulência de água 5.

[0021] A seguir ao trajecto de medida descoberto 7 do canal de circulação de água a água é desviada pela curva 10, passando do sentido horizontal para o sentido vertical. A curva 10 é delimitada em relação ao exterior pela parede de canal 8 e está provida ao longo de toda a largura do canal de pás de curva 11 para di-reccionamento da corrente de água.

[0022] Na transição do trajecto de medida 7 para a parede 8 do canal encontra-se disposto o perfil de corte 4, cuja aresta de corte anterior 3 tem o raio R. À aresta de corte anterior 3 encosta o crivo de captação 6, que se encontra montado no canal de fluxo com uma inclinação α de cerca de 60°. 0 espaço que se encontra disposto acima do perfil de corte 4 e que compreende a face inferior 1 do perfil de corte e a face superior 2 do perfil de corte, tem a configuração de uma câmara de turbulência de água 5. 0 fundo da câmara de turbulência de água 5 corresponde à face superior 2 do perfil de corte e tem uma inclinação no sentido da aresta frontal do perfil de corte. 6 \

Lz, ^ [0023] A altura h da câmara de turbulência de água 5 obtém-se aproximadamente a partir do quociente entre a velocidade da água w elevada ao quadrado e o duplo valor da aceleração da gravidade g. 0 comprimento 1 da câmara de turbulência de água 5 é então cerca de 3 a 7 vezes maior do que a altura h.

[0024] Na extremidade da câmara de turbulência de água 5 encontram-se dispostas as tubuladuras 9, através das quais se aduz à câmara de turbulência 5 água suplementar depurada e desgaseifica-da noutro local.

[0025] A disposição de acordo com a invenção permite obter um comprimento construtivo extremamente reduzido e permite ainda prescindir da montagem de bombas suplementares.

[0026] Na representação em corte de acordo com a fig. 2 prescindiu-se de uma adução suplementar de água à câmara de turbulência de água 5 por intermédio das tubuladuras 9.

[0027] O crivo de captação 6 encontra-se à altura do perfil de corte 4, na zona de refluxo das projecções de água, e encosta ao invólucro da câmara de projecção 5. 7

Lista de índices de referência: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Face inferior do perfil de corte

Face superior do perfil de corte

Aresta frontal do perfil de corte

Perfil de corte Câmara de turbulência de água

Crivo de captação

Trajecto de medida

Parede do canal

Tubuladura

Curva Pás da curva

Lisboa, 20 de Julho de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (6)

1. Γ u REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para a eliminação de bolhas de ar em canais de circulação de água com uma superfície de água que está a descoberto no trajecto de medida (7) ou na zona de permanência, dispositivo no qual a camada cimeira de água é separada da corrente principal por intermédio de um perfil de corte (4) e é conduzida para uma zona de estabilização, enquanto que a corrente principal, na qual se encontra inserido um crivo de captação (6), é deflectida para baixo por meio de uma curva (10), caracterizado pelas seguintes características a) a face inferior (1) do perfil de corte estende-se numa di-recção aproximadamente paralela à da superfície da água do trajecto de medida (7), b) a face superior (2) do perfil de corte tem uma ligeira inclinação e forma o fundo da câmara de turbulência (5) disposta acima do perfil de corte (4) , fundo esse que tem um declive no sentido da aresta frontal (3) do perfil de corte, c) a aresta frontal (3) do perfil de corte tem um arredondamento com um raio (R), estabelecendo-se uma corrente estável em torno da mesma, corrente essa que provém da câmara de turbulência (5), d) o crivo de captação (6) passa pela zona da corrente em torno da aresta frontal (3) do perfil de corte e estende-se até acima do nível de água.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a inclinação da face superior (2) do perfil de corte no sentido da aresta frontal (3) do perfil de corte e deste modo também a inclinação do fundo da câmara de turbulência (5) ser de cerca de 2 a 5o. 1
3. 3. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracte-rizado por o raio (R) da aresta frontal (3) do perfil de corte estar situada numa gama da ordem de grandeza de 5 mm < R < 20 mm.
4. 4. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o crivo captador (6) encostar ao perfil de corte (4) e por imediatamente a seguir ao crivo captador (6) começar, abaixo do nível da água, o contorno em forma de arco de círculo da parede (8) do canal.
5. 5. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a altura h da câmara de turbulência (5) poder ser calculada com precisão suficientemente grande a partir da fórmula h = w2 / 2g, sendo w a velocidade da água e g a aceleração da gravidade e por o comprimento 1 da câmara de turbulência ser superior em 3 a 7 vezes à altura h.
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se aduzir à câmara de turbulência (5), através de uma ou várias tubuladuras (9), cuja secção transversal é relativamente pequena quando comparada com a da câmara de turbulência (5) , água de circulação desviada noutro local. Lisboa, 20 de Julho de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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