BRPI1005237A2 - Vacuum cleaning method and apparatus for pipelines - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E APARATO PARA LIMPEZA À VÁCUO DE TUBULAÇÕES. Método e aparato simples, portátil, ergonômico que utiliza uma bomba para criar pressão negativa dentro de um acumulador de vácuo ligado a um recinto (recipiente, tubulação, caixa d'água, entre outros) sujo ou obstruído. Por meio da diferença de pressão entre o acumulador e o recipiente obstruído ou sujo ocorre uma forte sucção realizando a limpeza imediata do referido recipiente.METHOD AND APPARATUS FOR PIPE CLEANING. Simple, portable, ergonomic method and apparatus that uses a pump to create negative pressure inside a vacuum accumulator attached to a dirty or clogged enclosure (container, tubing, water tank, etc.). By means of the pressure difference between the accumulator and the clogged or dirty container a strong suction takes place performing the immediate cleaning of said container.
Description
"MÉTODO E APARATO PARA LIMPEZA À VÁCUO DE TUBULAÇÕES""METHOD AND APPARATUS FOR PIPE VACUUM CLEANING"
O presente documento refere-se a um dispositivo para desobstrução de tubulações em hidrelétricas ou ambientes de difícil acesso composto por uma bomba de vácuo, um cilindro de armazenagem, um manômetro, válvulas e mangueiras.The present document relates to a device for clearing pipes in hydroelectric or hard to reach environments consisting of a vacuum pump, a storage cylinder, a pressure gauge, valves and hoses.
Uma tubulação hidráulica pode, eventualmente, entupir por diversos motivos como falta de manutenção, efeitos do tempo, vazamentos e infiltrações. Mas, o mais comum é pelo descarte incorreto de materiais, que causam inúmeros transtornos.Hydraulic piping can eventually clog for various reasons such as lack of maintenance, weather effects, leaks and leaks. But the most common is the incorrect disposal of materials, which cause numerous inconveniences.
Os encanamentos precisam periodicamente de manutenção. O efeito do tempo, assim como o uso de materiais sem qualidade nas tubulações, podem ser nocivos para as instalações hidráulicas, ocasionando vazamentos.The pipes need periodic maintenance. The effect of weather, as well as the use of poor quality piping materials, can be detrimental to plumbing, causing leaks.
O uso inadequado dessas instalações como o descarte de óleos, comida, sacolas plásticas, utensílios domésticos, roupas íntimas, entre outros, podem se acumular nos encanamentos e causar o entupimento.Improper use of these facilities such as the disposal of oils, food, plastic bags, household items, underwear, among others, can accumulate in the pipes and cause clogging.
A prevenção é sempre o melhor método para a saúde das tubulações hidráulicas. Cuidados como evitar jogar quaisquer materiais pelas tubulações para não ocorrer entupimentos nas residências, indústrias ou estabelecimentos comercias, assim como fazer a revisão periódica é fundamental para evitar problemas com o encanamento.Prevention is always the best method for the health of hydraulic pipes. Care should be taken to avoid throwing any materials through the pipes to avoid clogging in homes, industries or shops, as well as periodic overhaul is essential to avoid plumbing problems.
Especificamente na Usina Hidrelétrica de Coaracy Nunes, localizada no município de Ferreira Gomes, Amapá, a Eletrobrás Eletronorte que opera e mantém a referida usina vivenciava cotidianamente o problema de obstrução e sujeira nas tubulações que refrigeram o selo de vedação devido ao alto desgaste do tempo uma vez que a usina possui 35 anos de existência.Specifically in the Coaracy Nunes Hydroelectric Power Plant, located in the municipality of Ferreira Gomes, Amapá, Eletrobrás Eletronorte which operates and maintains the plant daily experienced the problem of clogging and dirt in the pipes that cool the seal due to the high weathering of a since the plant is 35 years old.
Como o selo de vedação e suas tubulações anexas ficam no poço da turbina, para se ter acesso ao poço sem colocar o mantenedor em grande risco, era necessária a parada total da máquina hidrogeradora. Assim, após o dreno da água de toda a tubulação, o mantenedor entrava no poço e realizava o insalubre trabalho de limpeza e desobstrução da sujeira manualmente, apenas com o auxílio de água com ar comprimido e escova de náilon.Since the sealing seal and its attached pipelines are in the turbine shaft, to gain access to the shaft without placing the maintainer at great risk, a complete shutdown of the hydrogenerator machine was required. Thus, after draining water from the entire pipeline, the maintainer would enter the well and perform the unhealthy work of cleaning and clearing the dirt manually, only with the aid of compressed air water and nylon brush.
Já são conhecidos vários dispositivos capazes de limpar e desobstruir tubulações, desde os primários desentupidores manuais de borracha até a utilização de equipamentos de sucção ultrapotentes. Combinações de instrumentos também são utilizados, podendo-se citar o método anteriormente feito na usina, utilizando uma mangueira de água com ar comprimido e escova arrendondada.Several devices capable of cleaning and unclogging pipelines are already known, from primary hand rubber plungers to the use of ultra-powerful suction equipment. Instrument combinations are also used and the method previously done at the plant can be cited using a compressed air water hose and rounded brush.
Outro equipamento utilizado em tubulações de grande vazão é a utilização de sistemas de sucção utilizando bombas a vácuo acopladas a tanques de armazenamento dispostos em caminhões como os utilizados pela empresa TEC Hydro e Vácuo.Other equipment used in large flow pipes is the use of suction systems using vacuum pumps coupled to storage tanks arranged in trucks such as those used by TEC Hydro and Vacuum.
Além disso, existem outros dispositivos que utilizam alguns itens físicos para desobstrução como o TubeMaster® que utiliza mangueira de alta pressão movimentada por mecanismos pneumáticos, ou a Pistola ECO Top Drill® que utiliza a própria água em alta pressão, ou o LanceMaster® que utiliza uma lança controlável, todos fornecidos pela empresa Woma®.In addition, there are other devices that use some physical clearance items such as TubeMaster® that uses pneumatic-driven high-pressure hose, or ECO Top Drill® Gun that uses its own high-pressure water, or LanceMaster® that uses a controllable boom, all supplied by Woma®.
Outras empresas também fornecem aparatos que utilizam materiais para desobstrução como a empresa Hidropig que utiliza um dispositivo chamado de PIG que consiste numa espécie de cápsula a qual percorre toda a tubulação limpando a referida tubulação. A empresa Hidrovac que emprega ferramentas que também percorrem as tubulações, mas são mais robustas, mais elaboradas, em formato de lanças e similares com a finalidade de serem utilizadas em tubulações de maior porte e com alto grau de compactação da sujeira, diferentemente da empresa anterior.Other companies also provide apparatus that uses clearing materials such as the company Hidropig which uses a device called a PIG which consists of a kind of capsule which runs through the entire tubing cleaning the tubing. The Hidrovac company that employs tools that also run through the pipes, but are more robust, more elaborate, lance-shaped and similar for the purpose of being used on larger pipes with a high degree of dirt compaction, unlike the previous company. .
Também já foram depositadas diversas patentes versando sobre dispositivos para desobstrução de tubulações. As classificações internacionais de patentes para invenções que tratam de aparatos especialmente desenvolvidos para limpeza de objetos ocos por métodos ou aparelhos essencialmente adaptados aos mesmos é B08B 9/00. Como melhor ramificação para patentes ligadas ao objeto da presente patente está a classificação B08B 9/27: Limpeza de superfícies internas; Remoção de obstruções. Como derivação ainda mais específica temos o código B08B 9/035 que traz a limpeza de superfícies internas de objetos ocos por meio do vácuo.Several patents have also been filed dealing with pipe clearing devices. International patent classifications for inventions dealing with apparatus specially developed for cleaning hollow objects by methods or apparatus essentially adapted thereto is B08B 9/00. The best branch for patents attached to the object of the present invention is the classification B08B 9/27: Cleaning of internal surfaces; Clog removal. As an even more specific derivation we have code B08B 9/035 which cleans the internal surfaces of hollow objects through vacuum.
Para a limpeza específica utilizando os PIGs, foram encontradas 49 patentes depositadas no Instituto Nacional da Propriedade Industrial - INPI, no entanto, conforme já aventado, esse tipo de tecnologia não é viável, pois exige a parada da máquina para inserção da cápsula no sistema e o conseqüente prejuízo com a indisponibilidade de uma máquina de geração de energia elétrica.For the specific cleaning using the SIGs, 49 patents were filed with the National Institute of Industrial Property - INPI, however, as already stated, this type of technology is not viable, as it requires the machine to be inserted in the system and the consequent damage to the unavailability of a power generation machine.
A patente MU 8100601 trata da limpeza e desobstrução de tubulações por meio da aplicação de ultra-som, utilizando transdutores em freqüências de a 50 kHz dependo da sujeira a ser dispersa, dispensando o uso de químicas abrasivas.MU 8100601 deals with cleaning and unclogging pipelines by applying ultrasound using transducers at frequencies of up to 50 kHz depending on the dirt to be dispersed without the use of abrasive chemicals.
Outra patente, Pl 0702711, trata de um conjunto de peças onde se destacam dois pistões, uma alavanca e um copo para introduzir água, que fazem compressão e descompressão em ralos, tubulações de esgoto, vasos sanitários para realização do desentupimento destas unidades. Já a patente CN2109270 descreve um sistema de transporte deAnother patent, Pl 0702711, deals with a set of parts that stand out two pistons, a lever and a cup for introducing water, which make compression and decompression in drains, sewage pipes, toilets for unclogging these units. CN2109270 discloses a
resíduos alimentado por um acumulador de vácuo ligado a uma bomba. O equipamento descrito nessa patente prevê a utilização de um acumulador de vácuo para facilitar o transporte de resíduos, já que muitas vezes esse transporte requer a aplicação de altas pressões por períodos prolongados de tempo. Por isso, geralmente são necessários equipamentos pesados e com alto consumo de energia. Para diminuir esses requisitos pode se utilizar um acumulador de pressão. Esse acumulador ligado entre a bomba e o dispositivo de transporte acumula o vácuo criado pela bomba quando este excede o necessário nesse dispositivo. Essa reserva, regulada pela potência da bomba e pela capacidade do acumulador, pode ser utilizada quando a necessidade de pressão for maior que a fornecida instantaneamente pela bomba. As soluções existentes no mercado não atendem totalmente as necessidades aventadas. Os desentupidores manuais não podem ser usados, pois sua sucção é baixa, não podendo ser aplicado neste caso. Por outro lado a solução apresentada pela empresa TEC Hydro e Vácuo apesar de possuir sucção adequada através da utilização da bomba de vácuo, não pode ser utilizada pelo fato do local ser de difícil acesso não permitindo a acomodação de um caminhão ou estrutura similar no dado recinto.waste powered by a vacuum accumulator attached to a pump. The equipment described in that patent provides for the use of a vacuum accumulator to facilitate the transport of waste, since such transport often requires the application of high pressures for extended periods of time. Therefore, heavy and high energy consuming equipment is usually required. To reduce these requirements a pressure accumulator can be used. This accumulator connected between the pump and the conveying device builds up the vacuum created by the pump when it exceeds what is needed in that device. This reserve, governed by pump power and accumulator capacity, can be utilized when the pressure requirement is greater than that instantaneously supplied by the pump. Existing solutions on the market do not fully meet the needs you envision. Manual plungers cannot be used as their suction is low and cannot be applied in this case. On the other hand, the solution presented by the company TEC Hydro and Vacuum, despite having adequate suction through the use of the vacuum pump, cannot be used because the location is difficult to access and does not allow the accommodation of a truck or similar structure in the enclosure. .
Já as outras soluções comerciais anteriormente citadas se utilizam de elementos de desobstrução seja ele uma cápsula, uma flecha ou até mesmo a água em alta pressão, entre outros, não são adequados, pois necessitam da parada total da máquina, da mesma maneira que o método anteriormente adotado na Eletrobrás Eletronorte, o qual motivou a construção do aparato objeto da presente patente.The other commercial solutions mentioned above use clearing elements, be it a capsule, an arrow or even high-pressure water, among others, are not suitable, since they require total machine shutdown, just as the method previously adopted by Eletrobrás Eletronorte, which motivated the construction of the apparatus object of the present patent.
Na patente MU 8100601 a aplicação de ultra-som na tubulação, não pode ser realizada em tubulações dentro de estruturas de concreto rígidas, como é o caso das estruturas das hidrelétricas, pois a utilização de freqüências sonoras nessas freqüências podem ocasionar vibração nessas estruturas e o seu posterior rompimento.In MU 8100601 the application of ultrasound in the pipe cannot be performed in pipes inside rigid concrete structures, such as hydroelectric structures, because the use of sound frequencies in these frequencies can cause vibration in these structures and the its subsequent rupture.
A patente Pl 0702711, assim como os desentupidores comuns, não possui sucção suficiente para o que é proposto. Para ser utilizado em rede de tubulação ampla e complexa como a de uma hidrelétrica, por exemplo, seriam necessários pistões de tamanhos inimagináveis.Pl 0702711, like common plungers, does not have sufficient suction for what is proposed. To be used in a large and complex pipeline network such as a hydroelectric, for example, would require unimaginable pistons.
Já a patente CN2109270, o equipamento possui aplicação diferente da proposta, pois este é utilizado para fornecer a pressão necessária para o funcionamento de outra máquina, e não para sucção e limpeza direta de um recipiente.Already the patent CN2109270, the equipment has different application of the proposal, because it is used to provide the pressure necessary for the operation of another machine, and not for suction and direct cleaning of a container.
A presente invenção tem como objetivo notadamente evitar os inconvenientes das ferramentas supracitadas apresentando um aparato simples, portátil, ergonômico e que não necessita da parada da máquina para o seu funcionamento. O objeto da presente patente utiliza uma bomba para criar pressão negativa dentro de um reservatório. Esse reservatório é ligado ao recipiente ou tubulação cuja limpeza é desejada. Quando esse vácuo acumulado é encontrado, ocorra uma forte sucção realizando a limpeza imediata do recipiente, por meio da diferença de pressão entre a tubulação obstruída ou suja e o acumulador de vácuo.The present invention notably aims to avoid the drawbacks of the aforesaid tools by having a simple, portable, ergonomic apparatus which does not require the machine to be stopped for its operation. The object of the present invention utilizes a pump to create negative pressure within a reservoir. This reservoir is attached to the container or piping for which cleaning is desired. When this accumulated vacuum is encountered, strong suction occurs by immediately cleaning the container by means of the pressure difference between the clogged or dirty tubing and the vacuum accumulator.
A descrição que se segue e as figuras associadas, tudo dado a título de exemplo não limitativo, farão compreender bem a invenção.The following description and associated figures, all given by way of non-limiting example, will make the invention well understood.
A figura 01 apresenta uma vista geral do aparato, em estado de funcionamento, evidenciando suas partes principais.Figure 01 presents an overview of the apparatus, in working state, showing its main parts.
Conforme apresentado na figura 01, a invenção é formada por uma bomba de vácuo 1 conectada por meio de uma mangueira 2 a um acumulador 4 que também é conectado por uma mangueira 8 a um recipiente 9.As shown in Figure 01, the invention is formed by a vacuum pump 1 connected by a hose 2 to an accumulator 4 which is also connected by a hose 8 to a container 9.
O recipiente 9 é uma tubulação, um reservatório, uma caixa d'água ou outra estrutura semelhante que necessite de limpeza/desobstrução e que possua conexão de saída que permita o encaixe de uma mangueira ou elemento similar.Container 9 is a pipe, reservoir, water tank or other similar structure that requires cleaning / unclogging and has an outlet connection that allows a hose or similar element to be fitted.
A bomba de vácuo 1, comumente encontrada no mercado e que possui potência de acordo com a demanda do que se deseja desobstruir/limpar. Ela gera vácuo no acumulador 4 estando a válvula 3 aberta e a válvula 7 fechada. Essas válvulas podem ser do tipo esfera, ou qualquer outra similar que permita a completa vedação quando seu registro for fechado e estas são ligadas ao acumulador 4 por qualquer elemento que permita tal fixação. Essas válvulas também podem ser situadas em qualquer lugar do acumulador 4, no entanto, preferencialmente a válvula 7 deve estar situada no ponto mais alto possível para possibilitar o máximo enchimento do acumulador 4, e a válvula 3 deve estar situada no mais baixo possível para facilitar a posterior retirada da sujeira e/ou dejetos que ficam depositadas no acumulador 4.The vacuum pump 1, commonly found on the market and which has power according to the demand to clear / clean. It generates vacuum in accumulator 4 with valve 3 open and valve 7 closed. These valves may be ball type, or any other such as to allow complete sealing when their registration is closed and they are connected to the accumulator 4 by any element that allows such fixation. Such valves can also be located anywhere on accumulator 4, however, preferably valve 7 should be located as high as possible to allow maximum filling of accumulator 4, and valve 3 should be situated as low as possible to facilitate the subsequent removal of dirt and / or waste that is deposited in the accumulator 4.
De modo a facilitar a ligação dos outros equipamentos, já que o aparato é constituído de vários elementos conjugados, sugere-se que as válvulas 3 e 7 situem-se diametralmente opostas uma da outra. O vácuo é controlado por meio da observação do manômetro 6, que pode ser colocado em qualquer lugar do acumulador 4, sendo, preferencialmente, colocado no topo do acumulador 4 para facilitar sua visualização. O manômetro é comumente encontrado no mercado e largamente utilizado para as mais diversas finalidades.In order to facilitate the connection of the other equipment, since the apparatus consists of several conjugate elements, it is suggested that valves 3 and 7 are diametrically opposed to each other. The vacuum is controlled by observing the pressure gauge 6, which can be placed anywhere on the accumulator 4, and is preferably placed on top of the accumulator 4 for easy viewing. The pressure gauge is commonly found in the market and widely used for various purposes.
O acumulador 4 deve ser um recipiente hermético, possuir qualquer formato, desde que tenha resistência suficiente para receber sujeira em alta pressão. No acumulador 4 também deve ser alojado um dispositivo mostrador que permita a visualização da quantidade de sujeira alocada em seu interior após a mangueira 8 succionar toda a sujeira/obstrução do local escolhido.The accumulator 4 must be an airtight container of any shape provided it has sufficient strength to receive dirt under high pressure. In the accumulator 4 a display device must also be housed which allows the display of the amount of dirt allocated inside it to be displayed after the hose 8 sucks up all the dirt / obstruction from the chosen location.
Este dispositivo mostrador 5 pode ser confeccionado em vários formatos e pode ser colocado em diversos locais ao longo do acumulador 4 desde que permita a correta visualização da quantidade de sujeira no interior do acumulador 4. O dispositivo 5 pode ainda não existir caso opte-se por fazer o acumulador 4 translúcido, anulando a necessidade do dispositivo mostrador, já que a visualização do acumulador por si só será suficiente para constatar seu enchimento. O dispositivo mostrador 5 e o manômetro 6 são conectados ao acumulador por qualquer elemento que permita tal fixação.This display device 5 can be made in various shapes and can be placed in various locations along the accumulator 4 provided it allows the correct display of the amount of dirt inside the accumulator 4. The device 5 may not yet exist if opting for make the accumulator 4 translucent, nullifying the need for the display device, as the visualization of the accumulator alone will be sufficient to confirm its filling. The display device 5 and the pressure gauge 6 are connected to the accumulator by any element allowing such fixation.
Depois que se constata através do manômetro 6 o completo vácuo no acumulador 4, fecha-se a válvula 3 e em seguida, abre-se a válvula 7, e assim, a sujeira que se encontra no recipiente 9 será succionada pelo acumulador 4 por meio da transferência de massa gerada pela diferença de pressão entre o acumulador 4 e o recipiente 9.Once the full vacuum in accumulator 4 is detected through pressure gauge 6, valve 3 is closed and then valve 7 is opened, and thus the dirt in container 9 will be sucked up by accumulator 4 by means of mass transfer generated by the pressure difference between the accumulator 4 and the container 9.
As mangueiras 2 e 8 podem ser confeccionadas de qualquer material, podem ser rígidas ou flexíveis desde que possam suportar grandes variações de pressão, e podem ser idênticas ou não. Também podem assumir diferentes diâmetros, de acordo com a necessidade de vazão mássica que se deseja para limpeza/desobstrução do recipiente 9.Hoses 2 and 8 may be made of any material, may be rigid or flexible provided that they can withstand large variations in pressure, and may or may not be identical. They can also assume different diameters, according to the desired mass flow requirement for cleaning / clearing the container 9.
Desta maneira, o processo de funcionamento é: - Conecta-se uma ponta da mangueira 2 à bomba e a outra ponta àIn this way, the operating process is: - One end of hose 2 is connected to the pump and the other end to
válvula 3 que está ligada ao acumulador 4; - Fecha-se a válvula 7 e abre-se a válvula 3, respectivamente;valve 3 which is connected to accumulator 4; - Valve 7 is closed and valve 3 is opened respectively;
- Inicia-se a produção do vácuo ligando-se a bomba 1;- Vacuum production is started by turning on pump 1;
- Aguarda-se o trabalho da bomba 1 até o manômetro 6 indicar que o vácuo foi realizado;- The work of the pump 1 is awaited until the pressure gauge 6 indicates that the vacuum has been performed;
- Fecha-se então a válvula 3 e abre-se a 7, respectivamente;- Valve 3 is then closed and opened at 7, respectively;
- A conexão da mangueira 8 entre a válvula 7 e o recipiente 9 pode ser feita inicialmente, juntamente com a conexão da mangueira 3, caso haja espaço físico adequado, ou alternativamente, pode ser feita neste momento, caso se opte por fazer o vácuo longe do recipiente 9 a ser limpo/desobstruído;- The hose 8 connection between valve 7 and the container 9 can be made initially, together with the hose 3 connection, if there is adequate physical space, or alternatively it can be made at this time, if it is chosen to vacuum away from container 9 to be cleaned / cleared;
- A sujeira/obstrução será então sugada do recipiente 9 ao acumulador- Dirt / obstruction will then be sucked from container 9 to the accumulator.
por meio da mangueira 8;by means of hose 8;
- Quando a pressão no interior do acumulador 4 e do recipiente 9 se igualar, o processo de limpeza/desobstrução acaba;- When the pressure inside the accumulator 4 and the container 9 equals, the cleaning / clearing process ends;
- Deve-se monitorar o dispositivo mostrador 5, pois caso a pressão não tenha se igualado mas o acumulador 4 já estiver repleto de sujeira/resíduo,- Monitor the display device 5, because if the pressure has not equaled but the accumulator 4 is already full of dirt / residue,
deve-se parar o processo para que não ocorra o rompimento do acumulador 4, deve-se limpar o acumulador 4 e reiniciar todo o procedimento mencionado até a completa limpeza/desobstrução do recipiente 9.The process must be stopped so that the accumulator 4 does not rupture, the accumulator 4 must be cleaned and the entire procedure restarted until the container has been completely cleaned / cleared 9.
Claims (16)
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