ES2197244T3 - Metodo y aparato para retirar una capa superficial flotante de una superficie de agua. - Google Patents

Abstract

EN UN METODO PARA RECUPERAR UNA CAPA SUPERFICIAL FLOTANTE DE UN CUERPO DE AGUA, EN PARTICULAR UNA CAPA SUPERFICIAL QUE CONTIENE UN CONTAMINANTE FLOTANTE, TAL COMO ACEITE, SE COLOCA EN EL CUERPO DE AGUA UN COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA (A) QUE TIENE UNA PRESA DE RECOGIDA (K) EN SU PARTE SUPERIOR Y SE LLENA DE AGUA. CON LA PESA DE RECOGIDA RETENIDA EN UNA POSICION DE REBOSE RESPECTO A LA SUPERFICIE DEL CUERPO DE AGUA, SE DESCARGA EL AGUA DEL COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA (A) DE MODO QUE EL COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA SE PUEDA RELLENAR DESDE LA SUPERFICIE DEL CUERPO DE AGUA CON EL AGUA QUE FLUYE SOBRE LA PESA DE RECOGIDA (K). EL APARATO PARA LLEVAR A CABO LA RECUPERACION COMPRENDE UN RECIPIENTE DE RECOGIDA (11, 31) QUE SE PUEDE SUMERGIR EN EL CUERPO DE AGUA Y DEFINE EL COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA (A) Y TIENE UNA PRESA DE RECOGIDA (K) QUE FORMA UN ORIFICIO DE ENTRADA EN EL EXTREMO SUPERIOR DEL COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA (A), Y UNOS ELEMENTOS (17, 18, 35, 36), TAL COMO UNA BOMBA REVERSIBLE, PARA DESCARGAR EL AGUA DEL COMPARTIMIENTO DE RECOGIDA.

Description

Método y aparato para retirar una capa superficial flotante de una superficie de agua.

La invención se refiere a un método y a un aparato para retirar la capa superficial flotante de una masa de agua, tal como la recuperación de petróleo flotando en agua. La invención se describirá haciendo referencia particular a esta última aplicación mencionada, pero es también útil para recuperar sustancias distintas del petróleo.

Más en particular, la invención se refiere a la técnica que comprende situar en la masa de agua un compartimiento sumergido de recogida que tiene una abertura de flujo entrante definida por un rebosadero de retirada cuya cresta está situada en la superficie del agua. Se obliga al rebosadero de retirada a tomar una posición de sobreflujo respecto a la superficie del agua y al mismo tiempo se descarga agua desde la porción inferior del compartimiento de recogida. El petróleo y el agua que fluyen a través del rebosadero de retirada superficial vuelven a llenar el compartimiento de recogida por su parte superior. El flujo de entrada de petróleo se controla actuando sobre la posición del rebosadero de retirada con respecto a la superficie del agua y controlando la descarga de agua desde la porción inferior del compartimiento de recogida.

En el compartimiento de recogida, el petróleo, en virtud de su menor densidad respecto al agua, forma una capa de petróleo encima del agua subyacente.

El petróleo recogido en el compartimiento de recogida se puede retirar de distintas maneras. Por ejemplo, se puede bombear en forma intermitente o continua a un recipiente o depósito de almacenamiento adecuado mayor.

Los documentos DE-B-20 30 209 y SU-A-897935 describen unos aparatos y unos métodos que se pueden considerar ejemplos representativos de la técnica anterior, tal como se describe arriba.

El objeto primario de la invención es proporcionar un método y un aparato mejorados para realizar la técnica anteriormente descrita.

En los dibujos diagramáticos que se adjuntan se ilustran las características de la invención que se describirán a continuación haciendo referencia a los dibujos.

Las Figs. 1 a 3 ilustran esquemáticamente un aparato de retirada superficial de la invención en posición diferente en la masa de agua sobre la superficie del cual flota una capa de petróleo a recuperar.

Las Figs. 1A y 2A son vistas similares a las Figs. 1 y 2, respectivamente, que muestran una modificación del aparato de retirada superficial.

Las Figs 4 a 7 muestran una realización preferida de una aparato de retirada superficial de acuerdo con la invención.

Como se ilustra esquemáticamente en las Figs. 1 y 2, el aparato de retirada superficial de acuerdo con la invención comprende un recipiente de recogida 11, cuya pared lateral incluye una parte inferior 12 vertical, generalmente cilíndrica, y una parte superior 13, análogamente vertical, generalmente cilíndrica, que es desplazable telescópicamente dentro de la parte inferior. El extremo inferior de la parte superior está provisto de una brida anular 14 dirigida hacia fuera, en aplicación de cierre hermético con el interior de la parte inferior 12 y el extremo superior está provisto con un cuerpo flotador anular 15. Una pared de fondo 16 del recipiente de recogida 11 tiene una abertura central 17 a través de la cual una bomba 18 puede bombear agua hacia dentro y hacia fuera del compartimiento de recogida A abierto hacia arriba formado por el recipiente de recogida.

Asociado con el compartimiento de recogida 11 se encuentra una placa de tapa 19 horizontal, con una abertura central 20. La placa de tapa 19 está conectada rígidamente con la parte inferior 12 del recipiente a través de miembros de soporte 19A indicados con líneas de trazo fino en las Figs. 1 a 3.

Un contenedor de recogida 21 mostrado sólo parcialmente está conectado herméticamente a la placa de tapa 19 de tal manera que una porción de toma 21A del contenedor está posicionada directamente encima de la abertura 20 de la placa de tapa. El contenedor de recogida 21 puede ser, por ejemplo, un ``tanque'' tubular flotante de película flexible o de materia de hoja, y en una manera a describir sirve para recibir petróleo que es transferido desde el recipiente de recogida 11. Un anillo de cierre 22 posicionado alrededor de la abertura 20 proporciona un cierre hermético entre el contenedor de recogida 21 y la placa de tapa 19.

También asociado con el recipiente de recogida 11 se encuentra un segundo cuerpo flotador anular 23 que está posicionado dentro y sustancialmente en forma concéntrica con el primeramente mencionado cuerpo flotador 15 y que tiene un faldón anular 24 dependiente. Tal como se ilustra en las Figs. 1 a 3, este faldón 24, que puede poseer cierta resiliencia, es frustocónico con el extremo menor dirigido hacia abajo, pero puede adoptar otras formas.

El segundo cuerpo flotador 23 está unido al primer cuerpo flotador 15 por medio de cierto número de bandas radiales u otros miembros de conexión flexible 25, de tal manera que es sustancialmente desplazable libremente hacia arriba y hacia abajo respecto al primer cuerpo flotador 15. El líquido puede pasar a través del hueco anular R entre los dos cuerpos flotadores 15 y 23 sin ser sustancialmente obstruido por los miembros de conexión 25 porque éstos cubren sólo una porción pequeña del hueco.

Adicionalmente al recipiente de recogida descrito anteriormente, con los componentes asociados, el aparato de retirada superficial comprende un número de tres, por ejemplo, cuerpos flotadores, en lo sucesivo denominados cuerpos estabilizadores, y designados por 26, que están espaciados hacia fuera desde el recipiente de recogida 11 y conectados rígidamente con la parte inferior 12 del recipiente de recogida. Estos cuerpos estabilizadores 26 tienen una flotabilidad tal que se proyectan por encima de la superficie del agua en la posición de equilibrio mostrada en la Fig. 1, en la cual el recipiente de recogida 11 está sustancialmente lleno de agua. En vista en planta existe un paso entre los cuerpos estabilizadores 26 a lo largo del cual es posible un flujo no obstruido desde la masa de agua que rodea al aparato hacia la porción superior del compartimiento de recogida A.

Cada cuerpo estabilizador 26 tiene la forma de una taza cilíndrica volcada hacia abajo, cuya porción extrema superior está cerrada y contiene un bloflotantedor 27 de un material de peso ligero, tal como plástico expandido, mientras que el extremo inferior sumergido está abierto. Los cuerpos estabilizadores están dispuestos de tal manera que el espacio B debajo del cuerpo flotador 27 se llenará de agua cuando el aparato de retirada superficial se sitúe en el agua. Una válvula de retención (no representada en los dibujos) situada en el cuerpo estabilizador, facilita el llenado de este espacio con agua abriendo para permitir que el aire atrapado en el mismo escape, pero cierra cuando tiende a formarse una presión subatmosférica.

Cuando se va a usar el aparato de retirada superficial para recuperar petróleo, se coloca en la masa de agua del que se va a recuperar el petróleo. En la Fig. 1, se muestra el aparato en estado inactivo, es decir, en una posición en la cual el recipiente de recogida 11 ha sido llenado con agua a través de la abertura 17 en la pared del fondo y en el cual el cuerpo flotador 15 de la parte superior 13 del recipiente de recogida se aplica herméticamente a la placa de tapa 19.

En esta posición, se arranca la bomba 18 para bombear agua hacia abajo desde el recipiente de recogida 11 a través de la abertura 17. La descarga hacia debajo de agua baja el nivel de agua en el recipiente de recogida 11 de manera que se forma un sumidero de agua hacia dentro en el cuerpo flotador 15. En consecuencia, se creará una diferencia entre los niveles de agua dentro y fuera del cuerpo flotador 15.

La diferencia así creada entre los niveles de líquido entre el recipiente de recogida 11 y la masa de agua que rodea al recipiente de recogida influirá a la parte superior 13 del recipiente de recogida en dos aspectos.

En primer lugar, la fuerza de flotación tendente a levantar el cuerpo flotador 15 se reduce ligeramente, porque el volumen de líquido desplazado por el cuerpo flotador se reduce en proporción a la diferencia de niveles; la porción de la fuerza de flotabilidad resultante de esta inmersión parcial del cuerpo flotador en el líquido del recipiente de recogida se reduce como consecuencia del descenso del nivel de líquido en el recipiente de recogida.

En segundo lugar, la columna manométrica o presión hidrostática que actúa en el lado superior de la brida 14 de la parte 13 del recipiente de recogida superior se hará mayor que la columna o presión hidrostática que actúa sobre el lado inferior. En consecuencia, la brida 14 y por tanto y por tanto toda la parte superior 13 del recipiente estará sometida a una fuerza resultante dirigida hacia abajo.

Por consiguiente, la parte superior 13 del recipiente de recogida 11 se desplazará hacia abajo con respecto a la parte inferior 12. Aunque la fuerza de flotación que actúa sobre la porción del cuerpo flotador 15 que se hunde en la masa de agua fuera de la parte superior 13 del recipiente de recogida aumentará ligeramente, el cuerpo flotador 15, cuando se alcance una cierta diferencia en los niveles, tomará una posición totalmente sumergida por debajo de la superficie de la masa de agua, de forma que la capa superficial de petróleo-agua de la masa de agua fluirá hacia el recipiente de recogida 11 sobre la cresta K del rebosadero de retirada formada por el cuerpo flotador 15.

El líquido, petróleo y agua, que fluye por encima del cuerpo flotador 15 será desviado hacia abajo en el compartimiento de recogida A por el segundo cuerpo flotador 23 interior y su faldón 24. Debido a que el área de la sección transversal de paso de fluido aumenta hacia abajo, disminuirá rápidamente la velocidad del fluido que se desplaza hacia abajo, permitiendo así que el petróleo más ligero pase por debajo del borde inferior del faldón 24 y se recoja en la superficie del espacio S definido dentro del cuerpo flotador 23 y su faldón 24. Esto se muestra en la Fig. 2. Naturalmente, también se puede recoger el petróleo en el espacio anular R situado entre los cuerpos flotadores 15 y 23.

El espacio S dentro del cuerpo flotador 23 y su faldón 24, constituye una zona de remanso o estabilización, en la cual el petróleo puede formar una capa coherente sin perturbaciones causadas por el líquido que fluye radialmente hacia dentro del cuerpo flotador 15.

El bombeo hacia fuera del agua procedente del extremo inferior del recipiente de recogida 11 y la reducción resultante del volumen de agua en el mismo, da lugar a una reducción en el peso total del aparato de retirada superficial lleno de agua. Por consiguiente, los cuerpos de estabilización 26 tenderán a levantar el conjunto del aparato de retirada superficial hasta un nivel ligeramente más elevado. Sin embargo, este levantamiento está contrarrestado por el hecho de que los volúmenes de agua acomodados en las porciones inferiores B de los cuerpos de estabilización 26 permanecerán acoplados a estos cuerpos y por tanto también se levantarán y de este modo actúan como pesos extra que se añaden al peso total del aparato de retirada superficial.

La interacción entre las fuerzas que actúan de este modo, por una parte, sobre la parte superior 13 del recipiente, que es fácilmente desplazable en la dirección vertical con respecto a la parte inferior 12 y a los elementos rígidamente conectados con la misma, y, por otra parte, sobre el aparato de retirada superficial en su conjunto, proporciona una autorregulación sensible y rápida de la elevación del cuerpo flotador 15 y de esta forma de la cresta K del rebosadero de retirada superficial, dando lugar a una compensación rápida del flujo de líquido hacia dentro del recipiente de recogida con respecto al flujo de salida del mismo. Si en un momento dado, el flujo hacia dentro del recipiente de recogida fuera demasiado rápido con respecto al flujo de salida, la diferencia de niveles (o, más precisamente, el diferencial de presión hidrostática) entre el líquido en el recipiente de recogida y el cuerpo circundante del líquido se reducirá, de forma que el cuerpo flotador 15 se eleva y reduce el flujo hacia dentro. Si por el contrario, el flujo de salida fuera demasiado rápido en relación con el flujo de entrada, el cuerpo flotador 15 se sumergirá a mayor profundidad para incrementar el flujo entrante.

Como consecuencia de la movilidad vertical libre de la parte superior 13 del recipiente de recogida fácilmente desplazable con el rebosadero de retirada superficial formado por el cuerpo flotador 15 respecto a la parte remanente del aparato de retirada superficial de difícil movilidad, incluyendo los volúmenes de agua acomodados en el recipiente de recogida 11 y en los cuerpos estabilizadores 26, la elevación de la cresta K del rebosadero de retirada es autorregulada con una gran sensibilidad en función de los cambios de nivel en la masa de agua circundante y del nivel de líquido en el recipiente de recogida.

Después de que el aparato ha estado funcionando durante un tiempo más corto o más largo para recoger petróleo en el compartimiento de recogida, se invierte la bomba 18 para bombear agua desde abajo hacia el recipiente de recogida 11. El creciente nivel de agua en el recipiente de recogida hará entonces que los cuerpos flotadores 15 y 23 se apliquen al lado inferior de la placa de tapa 19. El primer cuerpo flotador 15 servirá como válvula de cierre entre la parte interior del recipiente de recogida 11 y el cuerpo de líquido que lo rodea. Debido al aumento del volumen de agua en el recipiente de recogida, todo el aparato de retirada superficial se desplazará inicialmente hacia abajo en la masa de agua, pero el movimiento continuado hacia abajo será contrarrestado por la fuerza de flotación creciente sobre los cuerpos estabilizadores 26 que resultan de su movimiento hacia abajo. La capa superior de líquido dentro del recipiente de recogida, es decir, la capa de petróleo situada en el espacio S dentro del segundo cuerpo flotador 23 y su faldón 24, será forzada a través de la abertura 20 de la placa de tapa y a través de la porción de toma 21A del contenedor y del anillo de cierre asociado 22 hacia dentro del contenedor de recogida 21 flotante en la masa de agua que lo rodea. Esto se muestra en la Fig. 3.

La expulsión de la capa superior de líquido ligero hacia el contenedor de recogida 21 por introducción de un líquido más pesado que se desplaza desde abajo hacia el compartimiento de recogida A puede tener lugar en una única etapa continua. Sin embargo, la expulsión puede también tener lugar de forma intermitente en una o más etapas sucesivas por interrupción temporal de la introducción del líquido que se desplaza. Durante las interrupciones, o periodos ociosos, cuando no existe un flujo sustancial hacia dentro o hacia fuera del compartimiento de recogida A, pueden migrar suavemente gotitas de petróleo o grumos de petróleo a la superficie del espacio S.

Una vez terminado el trasiego del petróleo al contenedor de recogida 21, la bomba 18 puede ser invertida de nuevo de forma que se pueda repetir la operación arriba descrita. La placa de tapa 19 y, en consecuencia, la porción de toma 21A del contenedor de recogida 21 recuperará la posición elevada mostrada en la Fig. 2 de forma que se evita el flujo de los contenidos del contenedor de recogida a través de la abertura 20 de la placa de tapa.

Se puede prevenir el flujo inverso de petróleo desde el contenedor de recogida 21 hacia el recipiente de recogida por medios de válvula adecuados asociados al contenedor.

El cambio desde la acumulación de petróleo en el recipiente de recogida 11, como se muestra en la Fig. 2 al trasiego del petróleo acumulado al contenedor de recogida, como se muestra en la Fig. 3, y volver a cambiar también al modo de acumulación se puede realizar de distintos modos y usando distintos medios. Por ejemplo, la altura o el espesor de la capa acumulada de petróleo se puede averiguar supervisando el consumo de potencia del motor que acciona la bomba 18, y el cambio al modo de trasiego puede tener lugar automáticamente en respuesta a la detección de una altura determinada de la capa. Volver a cambiar al modo de acumulación, tal como se muestra en la Fig. 2, se puede realizar también automáticamente en función del consumo de potencia del motor de la bomba.

Las Figs. 1 a 3 están destinadas en forma primaria a ilustrar los principios del método y del aparato de acuerdo con la invención, antes que a mostrar una realización preferida de la invención. Debería observarse, sin embargo, que es posible dentro del objeto de la invención apartarse de lo que se muestra en las Figs. 1 a 3. Por ejemplo, el trasiego de petróleo (o del contaminante flotante u otra materia a recuperar) desde el recipiente de recogida, puede tener lugar en forma más o menos continua usando un aparato de bombeo separado cuya toma esté posicionada en la capa de petróleo acumulado. Además, el recipiente de recogida 11, que es variable respecto a su altura y por tanto respecto a su capacidad volumétrica, no tiene por qué ser necesariamente cilíndrico o comprender dos partes separadas, tal como se muestra en las Figs. 1 a 3.

Las Figs. 1A y 2A muestran cuerpos flotadores 28 adicionales que están situados en emplazamientos separados espacialmente alrededor y radialmente hacia fuera del primer cuerpo flotador 15.

Estos cuerpos flotadores adicionales 28, que están separados en forma suficiente para obstruir solo mínimamente el flujo entrante radial en el recipiente de recogida 11 desde el cuerpo de líquido que lo rodea, están unidos a la parte superior 12 del recipiente de recogida (o directamente al cuerpo flotador 15) por cables u otros medios adecuados, tal como se indica en las líneas de trazos en 29, en la Fig. 1A.

La unión de los cuerpos flotadores 28 y su forma se escogen de tal manera que durante el funcionamiento normal, como puede esperarse cuando la superficie del agua es bastante lisa, los cuerpos flotadores adicionales se hunden sólo ligeramente en el agua o no lo hacen en absoluto, de forma que no aplican ninguna fuerza hacia arriba significativa a la parte superior del recipiente de recogida.

En otras palabras, durante el funcionamiento normal del aparato de retirada superficial, los cuerpos flotadores 28 adicionales no tiene influencia significativa alguna sobre la elevación de la cresta K del rebosadero de retirada superficial.

Sin embargo, si se produjera una súbita subida del nivel de la superficie del agua cerca del recipiente de recogida 11, por ejemplo cuando una ola alcanza al aparato de retirada superficial, los cables o medios de unión 29 evitarán que los cuerpos flotadores 28 adicionales se desplacen respecto a la parte superior 12 del recipiente de recogida. Por consiguiente, los cuerpos flotadores 28 adicionales aplicarán una fuerza hacia arriba adicional a la parte superior del recipiente de recogida para originar que el cuerpo flotador 15 se aplique a la placa de tapa 19 y evite un flujo de líquido excesivo hacia dentro del recipiente de recogida 11.

Preferiblemente, los cuerpos flotadores 28 adicionales están interconectados por un cable u otros medios de conexión adecuados que se extienden alrededor del recipiente de recogida, adecuadamente tal que se puedan desplazar verticalmente entre sí pero que mantengan adecuadamente su separación circunferencialmente y en una proximidad adecuada respecto a la cresta K del rebosadero de retirada superficial.

Las Figs. 4 a 7 muestran esquemáticamente un ejemplo de una realización del aparato de retirada superficial de acuerdo con la invención, mostrando las Figs. 4 a 6 el aparato en posiciones de funcionamiento correspondientes a las mostradas en las Figs 1 a 3, mientras que la Fig. 7 es una vista en planta del aparato.

Con respecto a sus características principales, el aparato mostrado en las Figs. 4 a 7 corresponde generalmente al aparato de las Figs. 1 a 3, tanto con respecto a la estructura básica como con respecto a su funcionamiento básico.

En la realización de las Figs. 4 a 7, el recipiente de recogida 31 que define el compartimiento de recogida A, está en una estructura que se puede plegar verticalmente a modo de acordeón. Su pared lateral 32 está hecha de una película flexible pero sustancialmente inextensible, o de material de hoja envuelto alrededor de una serie de anillos circulares 33 rígidos espaciados, de plástico o de aleación ligera. En su estado extendido, como se muestra en las figuras, estos anillos están separados pero cuando el aparato se desmonta, se pueden posicionar próximas entre sí o incluso en un plano común. El anillo más inferior 33 se fija a una placa inferior 34 que tiene una abertura 35 en la cual se posiciona una bomba 36. En el anillo más superior 33 se monta un cuerpo flotador anular 37 que forma el rebosadero de retirada y su cresta K y corresponde al primer cuerpo flotador 15 del aparato mostrado en las Figs. 1 a 3.

Dentro de la porción superior del recipiente de recogida 31, y posicionado sustancialmente en forma concéntrica con el recipiente de recogida y con el cuerpo flotador 37, se encuentra un segundo cuerpo flotador anular 38 con un faldón dependiente 39, que corresponden respectivamente al cuerpo flotador 23 y al faldón 24 de las Figs. 1 a 3. Análogamente al recipiente de recogida 31, el faldón 39 es una estructura plegable hecha de una película flexible pero sustancialmente inextensible, o de material de hoja envuelto alrededor de una serie de anillos rígidos espaciados. En esta realización también el cuerpo flotador 38 se une a un cuerpo flotador 37 o al anillo superior 33 por bandas o elementos análogos de forma tal que se pueda desplazar libremente hacia arriba o hacia abajo respecto al cuerpo flotador 37, pero mantiene siempre una posición sustancialmente concéntrica respecto a dicho cuerpo. Análogamente, el espacio entre los cuerpos flotadores 37 y 38 y el espacio dentro del cuerpo flotador 38 y su faldón 39 se designan respectivamente R y S.

Al igual que en las Figs. 1 a 3, se dispone una placa de tapa 41 con una abertura 42 en una posición estacionaria con respecto a la placa del fondo 34. Más en particular, la placa del fondo 34 y la placa de tapa 41 se fijan en forma que puede soltarse a extremos opuestos de seis tubos verticales 43, espaciados circunferencialmente en forma uniforme. Dentro del anillo de tubos, el cuerpo flotador 37 y la porción superior de la pared lateral 32 del recipiente de recogida 31, y por tanto el cuerpo flotador 38 y el faldón 39, se pueden mover hacia arriba y hacia abajo.

Los pares de tubos 43 soportan tres cuerpos estabilizadores 44 (corresponden a los cuerpos estabilizadores 26 mostrados en las Figs. 1 a 3) por medio de tres pares de cunas 45 que se extienden hacia arriba y hacia abajo radialmente hacia fuera. Como se muestra mejor en la Fig. 7, los cuerpos estabilizadores están espaciados uniformemente en forma circunferencial alrededor del recipiente de recogida 31 y están espaciados radialmente hacia fuera del mismo. Cada cuerpo estabilizador 44 está dispuesto sobre la porción superior del tubo asociado 46.

Al igual que el recipiente de recogida 31, cada cuerpo estabilizador 44 constituye una estructura plegable verticalmente que tiene una pared lateral 47 hecha de una película o material de hoja envuelto alrededor de anillos rígidos 48 circulares espaciados. La parte más superior del espacio definido por la pared lateral 47 está ocupada por un bloflotantedor 49 de plástico expandido, por ejemplo, mientras que la porción del espacio que está debajo del bloflotantedor 49 está abierta y se destina a ser llenada de agua durante el funcionamiento del aparato de retirada superficial. Para mantener la pared lateral tensamente extendida, el anillo más inferior 48 se fija en forma que puede soltarse al tubo 46.

En el extremo superior de cada tubo 50 se sitúa una válvula de retención 50 y se dispone de forma que se abra para permitir al aire situado en el espacio por debajo del bloflotantedor 49 escapar hacia arriba cuando este espacio vaya a ser llenado con agua, pero cerrarse cuando se forma una presión subatmosférica de forma que se evita el escape del agua. El llenado con agua y la purga pueden tener lugar a través del tubo en la forma indicada por las flechas de la Fig. 4. Como en la realización de las Figs. 1 a 3, un contenedor de recogida 51 se conecta en forma hermética a la placa de tapa 41 de forma que una porción de toma 51A del contenedor esté directamente encima de la abertura 42, la cual está rodeada de un anillo de cierre hermético 52 del contenedor.

El aparato mostrado en las Figs. 4 a 7 funciona esencialmente en la manera descrita anteriormente con referencia a las Figs. 1 a 3. Sin embargo, se observa una cierta diferencia en el hecho de que con la forma cilíndrica ilustrada del recipiente de recogida 31 no existe superficie de presión diferencial correspondiente a la que se proporciona mediante las superficies de empuje opuestas de la brida 14 de las Figs. 1 a 3. En su lugar, una fuerza que tira hacia abajo actuando sobre el cuerpo flotador 37 que se producirá debido al diferencial de presión a través de la pared lateral flexible 32 del recipiente de recogida, deformará la pared lateral hacia dentro y por tanto arrastrará a los anillos 33 uno hacia el otro de forma que todo el recipiente de recogida se contraiga verticalmente. Sin embargo, si se desea, se puede disponer una superficie de presión diferencial haciendo el recipiente de recogida 11 más estrecho en la porción superior que en la porción inferior.

Como es evidente en las Figs. 4 a 7, el aparato de retirada superficial de acuerdo con la invención se puede hacer de una construcción de peso muy ligero, que se puede montar y desmontar rápidamente y se puede transportar con facilidad. Además, se puede producir a bajo costo. Es económicamente realista, por tanto, fabricar los aparatos en grandes series y estacionarlos en emplazamientos desde los que se puedan transportar con rapidez a cada lugar previsible de funcionamiento en el que se puede preparar rápidamente para su funcionamiento.

Debido al flujo omnidireccional de entrada al recipiente de recogida, y a la rápida separación de la materia más ligera, es posible una gran capacidad de recogida en el recipiente de recogida.

En las realizaciones anteriormente descritas del aparato de retirada superficial, la altura de la cresta K del rebosadero de retirada se autorregula sustancialmente bajo la acción de tres fuerzas diferentes, que son la fuerza de la gravedad o peso, la fuerza hidrostática de flotación y una fuerza de empuje hidrostático.

La fuerza de la gravedad en la parte superior del recipiente de recogida, que es desplazable verticalmente con independencia del resto del recipiente de recogida, y del volumen de líquido contenido en el mismo, tiende constantemente a mover la parte superior, y de esta forma a la cresta del rebosadero de retirada superficial, hacia abajo. Por otra parte, la fuerza de flotación que actúa sobre la parte superior del recipiente de recogida tiende a desplazar esta parte y de esta forma la cresta K del rebosadero de recogida hacia arriba.

La fuerza de flotación se compone de dos componentes verticales, que son una componente producida por el líquido en el recipiente de recogida y una componente producida por el liquido en la masa de agua que lo rodea.

En el estado que se muestra en las Figs. 1 a 4, en el que en cada nivel la presión o altura hidrostática dentro del recipiente de recogida es la misma que en la masa de agua que lo rodea, la suma de las dos componentes de fuerza de flotación es igual a la fuerza de gravedad más, si es aplicable, a la fuerza con la que se aplica el cuerpo flotador 15 ó 23 a la placa de tapa.

Cuando la presión hidrostática en el recipiente de recogida es inferior a la presión hidrostática en la masa de agua que lo rodea, la tercera fuerza, en forma de una fuerza dirigida hacia abajo determinada por el diferencial de presión, ejerce también una influencia.

En la realización de las Figs. 1 a 3, esta tercera fuerza actúa por medio de la brida 14. En la realización de las Figs. 4 a 7, esta fuerza es proporcionada por la pared lateral 33 del recipiente de recogida 31 conforme ésta es apretada hacia dentro entre los anillos 33 y por tanto se contrae horizontalmente de forma que el conjunto del recipiente de recogida se contrae verticalmente.

Sin embargo, está dentro del alcance de la invención producir una autorregulación por otros medios. Por ejemplo, se puede prescindir de la última fuerza mencionada, es decir, la tercera fuerza, omitiendo la superficie de empuje diferencial de forma que sólo ejerza su influencia una fuerza de flotación proporcional al diferencial de presión entre el recipiente de recogida y la masa de agua que lo rodea.

Una posibilidad adicional es reemplazar la fuerza de flotación, o combinarla con una fuerza que actúa constantemente sobre la parte superior del recipiente de recogida y de esta forma sobre la cresta K del rebosadero de retirada superficial, tal como una fuerza de resorte. Otra posibilidad más es aplicar una fuerza que actúa constantemente dirigida hacia abajo, es decir, una fuerza que actúa conjuntamente con la fuerza de la gravedad.

También son posibles otras modificaciones, puramente estructurales, dentro del objeto de la invención. La forma anular ilustrada de la cresta del rebosadero de retirada y el miembro deflector situado hacia dentro del rebosadero de retirada y constituido por el cuerpo flotador 23 ó 38, es muy ventajosa pero no necesaria. En consecuencia, es posible permitir que el flujo hacia dentro del compartimiento de recogida tenga lugar a través de una cresta K del rebosadero de retirada, que no se extienda a lo largo de toda la periferia del recipiente de recogida sino sólo a lo largo de una porción del mismo (aunque preferiblemente a lo largo de la mayor parte). El miembro deflector se puede limitar a la porción correspondiente de la circunferencia.

En una realización adicional, que no se muestra en los dibujos, el aparato de retirada superficial está diseñado de forma que se desplaza en una dirección predeterminada con respecto al masa de agua durante la recogida de la capa superficial. Por ejemplo, el aparato puede ser remolcado o movido mediante una unidad de propulsión integrada, o la masa de agua puede ser un cuerpo fluyente de agua en el cual el aparato de retirada superficial se mantenga en una posición estacionaria. Si el aparato de retirada superficial está dotado de una unidad de propulsión integrada, esta unidad puede también ser utilizada para bombear agua hacia fuera, y posiblemente también hacia dentro, del recipiente de recogida.

En una realización adicional el cuerpo flotador que forma el rebosadero de retirada superficial se extiende sólo sobre una porción de la circunferencia del recipiente de recogida, es decir, del 50 al 75% de la circunferencia. Durante la recogida del petróleo o de otra capa superficial a recoger, el rebosadero de retirada superficial está en el lado de aguas arriba, de forma que apunta a la dirección de movimiento del aparato de retirada respecto al cuerpo fluyente de agua, y la materia recogida se descarga a un contenedor de recogida en la dirección opuesta o de aguas abajo, a través de una salida horizontal dispuesta en la porción de la circunferencia del recipiente de recogida que no es abarcada por el rebosadero de retirada.

Claims (17)

1. Un método para retirar una capa superficial flotante de un contaminante flotante, tal como el petróleo, de una masa de agua, que comprende

situar en la masa de agua un recipiente de recogida (11, 31) que tiene un compartimiento de recogida (A) y un rebosadero de retirada (K) que forma una parte superior del recipiente de recogida y delimita el compartimiento de recogida hacia arriba y al que se permite desplazarse verticalmente con respecto a una parte subyacente (16, 34) del recipiente de recogida (11, 31), y llenar el compartimiento de recogida de agua,

descargar agua del compartimiento de recogida para formar y mantener un sumidero de agua en el compartimiento de recogida (A), y

hacer que el rebosadero de retirada (K) tome una posición de rebosamiento con respecto a la capa superficial para permitir a la capa superficial fluir sobre el rebosadero de retirada (K) al sumidero de agua,

caracterizado por

descargar una capa sobrenadante del contaminante flotante al compartimiento de recogida (A) interrumpiendo la descarga de agua desde el compartimiento de recogida e introduciendo en la porción inferior del mismo un líquido que se desplaza tomado de la masa de agua que rodea al recipiente de recogida (11, 31) para desplazar el rebosadero de retirada (K) a una aplicación de cierre hermético con una tapa situada encima (19, 41) del recipiente de retirada, a fin de evitar el flujo hacia dentro y hacia fuera del compartimiento de recogida sobre el rebosadero de retirada y desplazar la capa de contaminante sobrenadante a través de la abertura de descarga (20, 42) que comunica con el compartimiento de recogida.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el desplazamiento de la capa de contaminante sobrenadante a través de la abertura de descarga (20, 42) tiene lugar a través de una abertura en la tapa superpuesta (19, 41).

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se controla la altura de cresta del rebosadero de retirada (K) aplicando al rebosadero de retirada una fuerza vertical cuya magnitud varía en proporción a la diferencia de presión hidrostática entre el compartimiento de recogida (A) y la masa de agua que rodea al recipiente de recogida (11, 31).

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicha fuerza vertical aplicada al rebosadero de retirada (K) comprende una fuerza de flotación compuesta de dos componentes que tiene la misma dirección, estando determinada una de las componentes por un volumen de líquido desplazado en el compartimiento de recogida (A) y estando determinada la otra componente por un volumen de líquido desplazado en la masa de agua que rodea al recipiente de recogida.

5. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la fuerza vertical aplicada al rebosadero de retirada (K) comprende una fuerza que es la resultante de dos fuerzas hidrostáticas dirigidas en sentido opuesto que actúan sobre un miembro generador de fuerza (14, 32), que tiene una conexión de transmisión de fuerza con el rebosadero de retirada (K), estando determinada una de estas fuerzas hidrostáticas dirigidas en forma opuesta por una superficie dispuesta en el miembro generador de fuerza y situada en el compartimiento de recogida (A), y estando determinada la otra por una superficie de empuje dispuesta en el miembro generador de fuerza y situada en la masa de agua que rodea al recipiente de recogida (11, 31).

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la materia que fluye sobre el rebosadero de retirada (K) al compartimiento de recogida (A) se desvía hacia abajo en el recipiente de recogida (11, 31) por medio de una barrera de flujo (23, 24) que se extiende hacia abajo dentro del compartimiento de recogida.

7. Un aparato para retirar una capa superficial flotante de un contaminante flotante, tal como petróleo, de una masa de agua, que comprende:

un recipiente de recogida (11, 31) que es sumergible de una masa de agua y define un compartimiento de recogida (A) que tiene una parte superior que incluye un rebosadero de retirada (K) que forma una entrada en el extremo superior del recipiente de recogida (A) y que puede desplazarse verticalmente con respecto a una parte inferior del recipiente de recogida, y

unos medios (17, 18, 35, 36) para descargar agua de la parte inferior del compartimiento de recogida (A) para formar y mantener un sumidero de agua en el mismo,

caracterizado por

unos medios (17, 18, 35, 36) para la introducción de agua en la parte inferior del compartimiento de recogida (A) a fin de desplazar una capa de contaminante sobrenadante en el compartimiento de recogida a través de una abertura de descarga (20, 42), y

una tapa (19, 41) montada sobre el recipiente de retirada (11, 31) y situada encima del compartimiento de recogida (A), estando el rebosadero de retirada (K) en una aplicación de cierre hermético con la tapa, en respuesta a dicha introducción de agua en el compartimiento de recogida para cerrar el compartimiento de recogida (A) hacia arriba y de esta forma evitar el flujo de entrada y de salida del compartimiento de recogida sobre el rebosadero de retirada (K).

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la abertura de descarga (20, 42) está situada en la tapa (19, 41).

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque se disponen unos medios (14, 15, 31, 37) para el control de la altura del rebosadero de retirada (K) en la masa de agua en función de la diferencia de presión hidrostática entre el interior del compartimiento de recogida (A) y el lado exterior del recipiente de recogida (11, 31).

10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el rebosadero de retirada (K) comprende un primer cuerpo flotador (15, 37), del cual al menos una porción está adaptada para desplazar líquido en el compartimiento de recogida (A).

11. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por un miembro de generación de fuerza (14, 32) que está conectado al rebosadero de retirada (K) y tiene dos superficies de empuje enfrentadas en oposición, una de las cuales está situada dentro del recipiente de recogida (11, 31) y la otra está situada en el lado exterior del recipiente de recogida.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque la pared lateral (32) del recipiente de recogida (31) es flexible sobre al menos una porción de la altura del recipiente de recogida y porque el recipiente de recogida se puede contraer verticalmente por contracción radial de la pared lateral bajo la acción de una diferencia en la presión de agua sobre las superficies de empuje.

13. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el recipiente de recogida (31) es plegable verticalmente a modo de acordeón.

14. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizado por un miembro deflector (23, 24, 38, 39) en el compartimiento de recogida (A) para el desvío hacia abajo del líquido que fluye sobre el rebosadero de retirada (K) desde la masa de agua que lo rodea al compartimiento de recogida (A).

15. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el miembro deflector (23, 24, 38, 39) está soportado por un segundo cuerpo flotador (23, 28) que es verticalmente desplazable con independencia del rebosadero de retirada (K) y adaptado a ser soportado por el líquido del compartimiento de recogida (A).

16. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 15, caracterizado porque el rebosadero de retirada (K) se extiende sobre al menos la mayor porción de la circunferencia del recipiente de recogida (11, 31).

17. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, caracterizado porque los medios para la descarga de agua desde el compartimiento de recogida comprenden una bomba reversible (18, 36).