PT108670B - Sistema anti-fuga para um circuito de doseamento de gases/líquidos - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM SISTEMA DE SEGURANÇA DO CIRCUITO DE DOSEAMENTO DE GASES/LÍQUIDOS TÓXICOS, TAIS COMO O CLORO, PARA POSTOS DE CLORAGEM EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTOS DE ÁGUA, QUE COMPREENDE PREFERENCIALMENTE SEIS VÁLVULAS DE COMANDO PNEUMÁTICO, DISPOSTAS DE MODO A SECCIONAR OS RESPETIVOS TROÇOS DO CIRCUITO POR ONDE CIRCULA O CLORO, DE MODO A MINIMIZAR UMA EVENTUAL FUGA DO MESMO; O FECHO INDIVIDUAL DE CADA UMA DAS REFERIDAS SEIS VÁLVULAS DE COMANDO PNEUMÁTICO É REALIZADO MANUALMENTE, E O FECHO SIMULTÂNEO PODE SER REALIZADO MANUALMENTE OU AUTOMATICAMENTE, POR UMA ORDEM DE COMANDO PROVENIENTE DA UNIDADE DE DETEÇÃO DE FUGAS DE CLORO OU ATRAVÉS DE UMA ORDEM PROVENIENTE DO CENTRO DE COMANDO, ATRAVÉS DO QUADRO DE COMANDO E SINALIZAÇÃO.

Description

DESCRIÇÃO

SISTEMA ΑΝΤΙ—FUGA PARA UM CIRCUITO DE DOSEAMENTO DE GASES/LÍQUIDOS

DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de segurança do circuito de doseamento de gases e líquidos, nomeadamente gases e líquidos tóxicos, para prevenir e minimizar fugas dos referidos gases/líquidos.

A presente invenção é aplicável em instalações industriais e estações de tratamento de águas.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA cloro gasoso, devido às suas características oxidante e desinfetante é utilizado no tratamento de águas para consumo. Trata-se de um gás tóxico e corrosivo, 2,5 vezes mais denso do que o ar.

Devido à natureza do cloro gasoso, o seu armazenamento e manuseamento estão sujeitos a rigorosas regras de segurança de modo a evitar danos para as pessoas, para as instalações e para o ambiente.

cloro é fornecido sob a forma de gás liquefeito sob pressão, sendo armazenado em reservatórios de aço, em garrafas ou tanques, com a capacidade entre 45 e 1000 Kg, e com um teor de cloro de 99,5% (m/m).

Nas estações de tratamento de água o risco de fuga de cloro está presente em todo o circuito desde a saída dos reservatórios de cloro gasoso até à sua injeção no circuito de água motriz (16).

Nas estações de tratamento de água, o cloro é doseado na forma gasosa, e seguidamente injectado no circuito de água motriz (16) por depressão provocada pelo sistema de doseamento, obtendo-se uma solução superclorada, denominada água clorada. Esta água clorada (17) é injetada em várias etapas do tratamento da água a oxidar e/ou desinfetar.

processo de doseamento tem início na evaporação do cloro no interior do reservatório de cloro. 0 método de evaporação poderá ser natural ou forçado.

método de evaporação é natural quando a passagem do estado líquido ao estado gasoso ocorre naturalmente em função do decurso do tempo numa proporção máxima de 1%/hora, estando limitado a baixos consumos.

método de evaporação é forçado quando, em estações de tratamento de água com elevados consumos, se torna necessário encaminhar o cloro líquido, armazenado nos reservatórios de cloro, para o equipamento denominado evaporador, com o intuito de forçar a passagem do estado líquido a gasoso.

doseamento de cloro gasoso a adicionar na água motriz para a obtenção de água clorada (17) é feito através de uma válvula de doseamento automática de cloro, normalmente designada por clorómetro. Este doseamento de cloro é posteriormente encaminhado para o injetor onde, na presença de água motriz (16), se procede à sua mistura.

Os postos de cloragem das estações de tratamento de água, encontram-se munidos de um sistema de deteção de fugas de cloro, com sensores de deteção de cloro localizados ao nível do solo, e de um sistema de neutralização.

Em situação de fuga de cloro, os sensores de deteção de fugas de cloro existentes nas instalações das estações de tratamento de água, emitem um sinal de alarmística no local - a nível sonoro - e remoto - a nível sonoro e visual - no Centro de Comando, dando ordem de arranque da ventilação/extração e encaminhamento da atmosfera contaminada pelo cloro gasoso para a chaminé de neutralização, onde será neutralizado com hidróxido de sódio, conhecido por soda cáustica, e emitido/expelido em segurança para o ambiente/exterior da instalação.

A neutralização é já uma resposta a um evento crítico de fuga de cloro, no entanto, poderá revelar-se insuficiente e, por isso, requerer ações adicionais de minimização da fuga existente.

Os sistemas de segurança do circuito de doseamento de cloro gasoso, para estações de tratamentos de água, conhecidos da técnica anterior apresentam alguns problemas específicos, como é o caso da localização/posição das válvulas de segurança e do tipo de válvulas utilizadas nos mesmos.

documento US 3471391 descreve um sistema para deteção da concentração do cloro na atmosfera. 0 cloro gasoso tem um odor característico, o qual é penetrante e irritante. Quando ocorre uma fuga deste gás numa instalação com equipamentos de cloragem, na ausência de trabalhadores, têm de se encontrar implementados mecanismos para deteção e contenção da referida fuga. Este documento proporciona uma solução para deteção específica do cloro gasoso e emissão de um sinal de alarmística caso a concentração deste gás no ar exceda os valores de segurança e quando o analisador se encontra inoperacional, devido à interrupção no fornecimento de energia elétrica ou outra.

documento US 2715417, por sua vez, divulga um dispositivo ou sistema configurado para fornecer um controlo pneumático operacional para controlar e indicar o fluxo de um gás, nomeadamente o cloro gasoso, no fornecimento desse gás, desde o seu reservatório até ao ponto do circuito onde vai ser utilizado ou aplicado. Por outro lado, a presente invenção não é um sistema de controlo de doseamento de cloro gasoso com indicação de fluxo do caudal doseado mas sim um sistema pneumático de bloqueio ao doseamento de cloro gasoso em caso de existência de fuga do mesmo para a atmosfera, através da utilização de válvulas pneumáticas em localizações particulares do circuito de doseamento.

Relativamente à localização das válvulas de segurança, os sistemas existentes na técnica anterior só intervêm, num evento de fuga de cloro gasoso, na limitação/bloqueio da saída dos reservatórios de cloro, ou seja no início do circuito de doseamento de cloro gasoso.

Assim, nos sistemas existentes na técnica anterior, a deteção de uma fuga de cloro gasoso localizada em qualquer parte do circuito, irá desencadear unicamente o seccionamento da alimentação do circuito de doseamento de cloro, i.e. o fecho automático do reservatório de cloro, no início do circuito, libertando o cloro gasoso existente nas linhas de doseamento de cloro a jusante do seccionamento efectuado, colocando em risco a própria estação, os equipamentos, as pessoas e o ambiente.

Relativamente à válvula de segurança acoplada ao reservatório de cloro, poderá existir ainda outra limitação operacional, consubstanciada numa possível falha humana na montagem/colocação da válvula de segurança à válvula do tanque/garrafa de cloro por parte do técnico operacional, que faz com que se inviabilize o fecho automático da mesma em caso de fuga de cloro gasoso.

Nos sistemas de segurança conhecidos da técnica anterior são utilizadas maioritariamente válvulas de segurança de comando elétrico. As válvulas de segurança de comando elétrico têm uma limitação no que concerne a sua energia motora. Assim, no caso de falha de energia, verifica-se necessariamente uma atuação tardia devido ao intervalo de tempo entre a interrupção no fornecimento da energia elétrica e o arranque do suporte de emergência para fornecimento de eletricidade (gerador) repondo a operacionalidade elétrica da instalação, considerando ainda a possibilidade do referido gerador não funcionar. A grande percentagem das ocorrências de fuga de cloro gasoso está associada a falhas de energia elétrica, devido à consequente paragem no sistema de doseamento de cloro gasoso.

sistema de segurança do circuito de doseamento de cloro descrito na presente invenção vem colmatar os problemas específicos dos sistemas de segurança congéneres anteriormente descritos, os quais não compreendem as características técnicas descritas na presente invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção proporciona uma solução automatizada para a minimização do volume de cloro libertado na atmosfera como consequência da falha no fornecimento de energia eléctrica e/ou fugas no circuito de doseamento em instalações que trabalham com o cloro gasoso, sendo no entanto o mecanismo subjacente aplicável a qualquer instalação de gases ou líquidos tóxicos.

A presente invenção diz respeito a um sistema de segurança do circuito de doseamento de gases/líquidos tóxicos, para prevenir e minimizar fugas dos referidos gases nas ligações do circuito compreendido entre os reservatórios (14) dos gases, o equipamento de comutação automática (5), o evaporador (6), os doseadores (9) dos referidos gases, que incluem válvulas automáticas de doseamento (12), e os injetores dos referidos gases (10), nomeadamente para o doseamento do cloro gasoso, em postos de cloragem de estações de tratamento de água.

O referido sistema de segurança está dotado de válvulas de comando pneumático (8), as quais estão dispostas de modo a seccionar os respetivos troços do circuito, por onde circula o gás/líquido tóxico, que em caso de falha de energia e/ou fuga, vai seccionar a linha de doseamento em troços do circuito, i.e. procede ao fecho simultâneo de todas as válvulas do circuito, de modo que o circuito de doseamento de gases/líquidos tóxicos fique inoperacional e consequentemente limita o volume da fuga dos referidos gases.

As válvulas de comando pneumático e a sua localização (não aleatória) nos respetivos troços, descrita na presente invenção vão conferir ao sistema de segurança do circuito de doseamento do cloro uma maior fiabilidade e robustez.

As válvulas pneumáticas constituem uma solução verdadeiramente eficaz em ambientes industriais, uma vez que permitem utilizar grandes caudais e são capazes de funcionar com um diferencial de pressão de zero, meios com temperaturas elevadas, valores elevados de viscosidade e meios com níveis elevados de sujidade, podendo ainda funcionar em áreas ATEX, bastando colocar a válvula piloto (2) no exterior destas áreas.

As válvulas de comando pneumático apresentam um índice de avarias quase nulo e em caso de falha de energia, concretamente energia motora e/ou energia elétrica, a respetiva válvula movimenta-se para a posição de fecho por efeito de uma mola interna de ação motora.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A descrição que se apresenta a seguir é feita com referência ao desenho anexo que é apresentado apenas a título de referência, sem qualquer caráter limitativo, e em que :

Figura 1 - Representação esquemática do sistema de segurança do circuito de doseamento de cloro para postos de cloragem.

Legenda dos números e letras de referência

- Válvula manual de duas vias com purga;

- Válvula de três vias elétrica;

- Coletor de ar comprimido para comando das válvulas de segurança;

- Quadro de comando e sinalização;

- Equipamento de comutação automática;

- Evaporador;

- Resistência de aquecimento;

- Válvulas de comando pneumático;

- Doseador (p.ex: clorómetro);

- Injetor de gás;

- Bombas de água motriz;

- Válvulas automáticas de doseamento

- Válvulas de retenção;

- Reservatórios de cloro líquido/gasoso;

- Alimentação de ar comprimido;

- Água motriz;

- Água clorada;

- Desinfeção;

M - Motorizada.

A Figura 1 apresenta ainda o circuito de circulação de gases/ líquidos em que:

A linha cheia representa o circuito de circulação da água motriz;

A linha ponteada representa o circuito de circulação de cloro;

A linha cheia de dupla espessura representa o circuito de circulação de água clorada; e

A linha cheia com aspas diagonais representa o circuito de circulação do ar comprimido.

A linha tracejada representa o comando eléctrico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de segurança para um circuito de doseamento de gases/líquidos, para prevenir e minimizar fugas dos referidos gases nas ligações do circuito compreendido entre os reservatórios dos gases (14) e os injetores dos referidos gases (10), nomeadamente para o doseamento do cloro gasoso, em postos de cloragem de estações de tratamento de água.

O circuito de doseamento dos gases/líquidos está munido de válvulas (8) comandadas por servomotores pneumáticos com retorno por mola que permite o fecho das mesmas sem qualquer tipo de energia, eléctrica ou motora, por acção de uma mola interna. Assim, por falha de energia motora ou por uma ordem do quadro de comando e sinalização (4), representado na Figura 1, onde se encontram reunidas as várias ordens de comando, e através da válvula de três vias elétrica (2), as válvulas de comando pneumático (8) colocam-se na posição de fecho.

As válvulas de comando pneumático (8) encontram-se instaladas de forma a seccionar os troços do circuito de doseamento de gases/liquidos, pelo que em caso de fuga, apenas o volume compreendido entre duas válvulas de comando pneumático (8) é libertado.

Todos os órgãos de manobra do sistema de segurança do circuito de doseamento de gases/liquidos tóxicos, concretamente o coletor de ar comprimido (3), a válvula de três vias elétrica (2) e as válvulas de comando pneumático (8), estão munidos de uma válvula manual de duas vias com purga (1), para permitir o fecho individual dos mesmos, manualmente.

Numa estação de tratamento de água, caso seja detetada uma fuga de cloro ou falha de energia, concretamente energia elétrica ou energia motora, o sistema de segurança é ativado, sendo consequentemente acionado um conjunto de manobras que permitem minimizar os danos, maximizando desse modo a segurança da instalação.

sistema apresentado não limita o número de válvulas de comando pneumático a serem instaladas no circuito, na medida em que a ordem de comando para as mesmas é única.

número de válvulas numa instalação depende do volume de água a tratar na estação de tratamento e da dimensão da instalação, sendo único o comando de fecho. Este comando é efetuado a partir de uma válvula de três vias elétrica (2), que desencadeia o fecho das válvulas automáticas presentes no circuito (8), em simultâneo.

Numa forma de realização preferida da invenção, uma única válvula de três vias elétrica (2) , compreendida no circuito, faz atuar simultaneamente todas as válvulas de comando pneumáticas (8) existentes no sistema.

A robustez e fiabilidade do presente sistema de segurança devem-se à localização das válvulas de comando pneumático (8), bem como ao comando de fecho, que pode ser realizado das seguintes formas:

- manual/individual: através das válvulas manuais de duas vias com purga (1) ;

ou

- automático/simultâneo, através de instruções enviadas ao quadro de comando e sinalização (4) ou por falha de energia elétrica e/ou motora ou fuga de gases/liquidos tóxicos, nomeadamente o cloro ou através da botoneira de emergência de fecho.

As válvulas de comando pneumático (8), em condição de funcionamento normal, exigem a presença de energia elétrica de comando e de energia motora, fornecida pelo coletor de ar comprimido (3) . Em caso de falha de energia elétrica e/ou de energia motora, as válvulas tendem para a posição de fecho e o circuito de doseamento de gases/líquidos tóxicos fica inoperacional para exploração.

As válvulas de comando pneumático (8) devem ser colocadas criteriosamente em posições estratégicas ao longo do circuito de doseamento dos gases/líquidos tóxicos, a fim de seccionar o mesmo em troços de menor dimensão e conseguindo o isolamento de equipamentos que no seu funcionamento normal contêm quantidades consideráveis dos referidos gases/líquidos tóxicos, que, em caso de fuga, minimizam o volume da fuga de gases/líquidos tóxicos na instalação.

Uma forma preferida de realização traduz o objetivo principal da presente invenção, i.e., um circuito de doseamento de gases/líquidos tóxicos, tais como o cloro, para postos de cloragem em estações de tratamentos de água, compreendendo o número de válvulas de comando pneumático (8) necessárias em função da dimensão da instalação e dispostas de modo a seccionar os respetivos troços do circuito por onde circula o cloro.

Nesta forma de realização preferida, o doseador (9) é um clorómetro e encontra-se representado, juntamente com as válvulas de comando pneumático (8), na Figura 1, compreendendo os seguintes troços do circuito:

- pelo menos duas válvulas de comando pneumático (8) a montante do equipamento de comutação automática (5), as quais também estão respetivamente localizadas a jusante de cada um dos reservatórios de cloro (14);

- pelo menos duas válvulas de comando pneumático (8) a montante e a jusante do evaporador (6); e

- pelo menos duas válvulas de comando pneumático (8), localizadas a montante de cada um dos respetivos clorómetros (9).

fecho individual de cada uma das, preferencialmente seis, válvulas de comando pneumático (8) é realizado manualmente, e o fecho simultâneo pode ser realizado manualmente ou automaticamente, através de uma ordem de comando proveniente da unidade de deteção de cloro ou por uma ordem proveniente do Centro de Comando através do quadro de comando e sinalização (4).

Podem ser instaladas noutros locais do circuito de doseamento válvulas pneumáticas, dependendo dos volumes de gás ou líquido tóxico presente.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema anti-fuga para um circuito de doseamento de gases e líquidos numa estação de tratamento de águas com cloro, desde os reservatórios (14) até aos injetores dos referidos gases/líquidos (10), caracterizado por compreender, pelo menos:

- duas válvulas de comando pneumático (8) a montante do equipamento de comutação automática (5), as quais estão respetivamente localizadas a jusante de cada um dos reservatórios de líquido/gás (14);

- duas válvulas de comando pneumático (8) a montante e a jusante do evaporador (6); e

- duas válvulas de comando pneumático (8), localizadas a montante de cada um dos respetivos doseadores (9),

Em que as válvulas de comando pneumático (8) são configuráveis ao longo do circuito de doseamento de modo a seccionar o referido circuito em troços e por as referidas válvulas (8) fecharem por ação de uma mola interna, desencadeada pela interrupção no fornecimento de energia e/ou pela detecção de uma fuga do referido líquido ou gás e/ou accionada através do quadro de comando (4).

2. Sistema de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o gás ou líquido ser tóxico.

3.

Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por o gás ou líquido ser cloro.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por o doseador (9) ser um clorómetro.

5. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado individualmente, de um modo seletivo.

6. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado manualmente.

7. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado automaticamente, comandadas por servomotores pneumáticos com retorno por mola.

8. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4 caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado em simultâneo.

9. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado manualmente, por botoneira de emergência presente no exterior da instalação, através do quadro de comando e sinalização (4).

10. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o fecho das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado automaticamente, por uma ordem de comando proveniente da unidade de deteção de fugas de cloro através do quadro de comando e sinalização (4).

11. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por o fecho simultâneo das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado automaticamente, por interrupção do fornecimento de energia.

12. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por o fecho simultâneo das válvulas de comando pneumático (8) ser realizado automaticamente, por interrupção de funcionamento de ar comprimido no coletor (3).

13. Método de operação do sistema das reivindicações 1 a 4, de acordo com as reivindicações 11 e 12, caracterizado por compreender seis válvulas de comando pneumático (8).

14. Utilização do sistema de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por ser aplicável na prevenção e redução de fugas em circuitos de gases e líquidos.

em

15. Utilização de acordo com a reivindicação caracterizada por ser aplicável em postos de cloragem, particular, nas estações de tratamento de águas.