ES2877328T5

ES2877328T5 - Utilización de dispositivo para transferir sedimentos en masas de agua

Info

Publication number: ES2877328T5
Application number: ES19701055T
Authority: ES
Inventors: Michael Detering
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2024-08-02
Anticipated expiration: 2039-01-14
Also published as: BR112020016733A2; EP3717704A1; WO2019161996A1; AU2019225774B2; EP3717704B1; BR112020016733B1; CA3090490A1; US11041280B2; AU2019225774A1; EP3717704B2; ES2877328T3; CA3090490C; US20210071378A1

Description

DESCRIPCIÓN

Utilización de dispositivo para transferir sedimentos en masas de agua

La presente invención se refiere a una utilización de un dispositivo para transferir sedimentos en masas de agua.

La morfología de masas de agua corrientes y masas de agua embalsadas está influenciada por el agua, pero también por la materia en suspensión y los sedimentos. La materia en suspensión y los sedimentos se encuentran en el agua de prácticamente todos los ríos y masas de agua estancadas. En los tramos medios de masas de agua corrientes no obstruidas artificialmente, los procesos de sedimentación y erosión se encuentran generalmente en equilibrio. En este estado, el lecho de la masa de agua cambia solo ligeramente. Sin embargo, si una masa de agua se represa o se expande, por ejemplo mediante instalaciones portuarias artificiales o estanques acumuladores de agua o embalses para la obtención de agua potable y/o la generación de energía, la sección transversal del flujo y la velocidad de la corriente cambian localmente, en particular en la masa de agua que se encuentra por debajo de dicha masa de agua embalsada, denominada masa de agua aguas abajo. Como resultado, los sedimentos se depositan cada vez en mayor medida en el fondo de la masa de agua embalsada. Los sedimentos incluyen partículas suspendidas depositadas, arenas, material del suelo, pero también material vegetal orgánico y finalmente también guijarros y similares. La sedimentación es particularmente notable en embalses de centrales hidroeléctricas, tales como, por ejemplo, centrales de almacenamiento por bombeo, en las que entre los procesos operativos individuales, es decir, la operación de bombeo y la operación de turbina, el agua permanece en relativa calma. El sedimento depositado en el embalse en estos casos, a diferencia del de las masas de agua corrientes naturales, no solo no se erosiona a lo largo de muchos años, sino que aumenta en cantidad con el transcurso del tiempo en el fondo de la masa de agua y, por lo tanto, reduce la profundidad utilizable y, en última instancia, el volumen utilizable para la generación de energía o el almacenamiento de energía.

Los procedimientos convencionales para la transferencia de sedimentos conocidos por el estado de la técnica, con los que se retiran los sedimentos depositados en el lecho de una masa de agua para restaurar la funcionalidad de la masa de agua, en particular embalsada, se limitan esencialmente a una recogida manual, que, no obstante, es un proceso laborioso y caro. Por ejemplo, también se puede realizar, a este respecto, un dragado manual mediante una draga de tolva, en el que los sedimentos recogidos se llevan al compartimiento de carga de una draga y se transportan a otro lugar de la masa de agua o, para su uso posterior, a tierra, lo que, no obstante, también es muy laborioso y caro. El documento WO 2008/122377 A1 propone un procedimiento para transportar sedimentos de masas de agua embalsadas, energéticamente eficaz y con el que es posible lograr una aproximación cercana, en gran medida, a un sistema de agua natural no embalsada, en particular en una masa de agua inferior de la masa de agua embalsada. Para este propósito, los depósitos de sedimentos se recogen en una zona de sedimentación de un embalse y se transportan a una zona de erosión en las proximidades de uno o más elementos de descarga de un embalse, transportándose así los sedimentos por medio de procesos de erosión provocados por la corriente del agua descargada en masas de agua corrientes.

El documento US 3.565.491 divulga un sistema de transporte estacionario, en particular para arena de una zanja o una barcaza a tierra, por ejemplo a una playa, en el que la arena, por ejemplo, se escarba por medio de agua a alta presión y, de esta forma, se genera una mezcla de agua y arena cerca de la entrada de una bomba sumergible, con el fin de obtener una mezcla de componentes líquidos y sólidos adecuada para el bombeo con la bomba sumergible.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de transferencia de sedimentos en masas de agua mejorado en comparación con el estado de la técnica y un dispositivo adecuado para este fin, que sea adecuado para poder utilizarlo para una pluralidad de transferencias de sedimentos.

Este objetivo se alcanza según la invención mediante una utilización según la reivindicación 1. Se especifican formas de realización ventajosas en las reivindicaciones subordinadas.

La presente invención se refiere a una utilización de un dispositivo para una transferencia de sedimentos en masas de agua.

El dispositivo de transferencia de sedimentos en masas de agua comprende por lo menos una tubería de aspiración, por lo menos un medio de recogida para recoger sedimentos y por lo menos una tubería de presión para transferir los sedimentos recogidos. A este respecto, posteriormente al por lo menos un medio de recogida están dispuestos por lo menos un dispositivo de bombeo y por lo menos un dispositivo de medición para determinar la concentración de los sedimentos recogidos, en el que el dispositivo comprende además una unidad de regulación que comprende una primera interfaz para la introducción de valores nominales y una segunda interfaz para dicho por lo menos un dispositivo de medición y determina una concentración de sedimentos en dicha por lo menos una tubería de aspiración y/o en dicha por lo menos una tubería de presión, pudiendo ajustarse la potencia del dispositivo de bombeo en función de esta concentración de sedimentos, en el que la unidad de regulación comprende un sistema de posicionamiento con por lo menos un medio de determinación de la posición, de modo que pueda proporcionarse una posición local a través de una interfaz al medio de recogida, y el dispositivo está diseñado de forma que pueda desplazarse sobre una masa de agua por medio del sistema de posicionamiento, teniendo lugar la transferencia de los sedimentos en por lo menos un elemento de descarga de una masa de agua embalsada, en la proximidad de por lo menos un elemento de descarga de una masa de agua embalsada, por encima de un muro de contención de una masa de agua embalsada o alrededor del mismo en una masa de agua aguas abajo y/o en una masa de agua corriente. Además, a este respecto, también puede ajustarse la potencia del medio de recogida, con lo cual, por ejemplo, se realiza un cambio en la velocidad de giro y/o la presión hidráulica. Dicho por lo menos un medio de recogida y dicho por lo menos un dispositivo de bombeo están dispuestos ventajosamente de forma espacialmente separada entre sí, en particular de forma separada por dicha por lo menos una tubería de aspiración. La tubería de aspiración está diseñada o dispuesta entre el medio de recogida y el lado de aspiración del dispositivo de bombeo, y preferentemente está diseñada como una manguera. Por el contrario, la tubería de presión está dispuesta posteriormente al dispositivo de bombeo en un lado de presión del mismo. Preferentemente, la tubería de presión está diseñada por lo menos parcialmente como una manguera para transferir el sedimento recogido, por ejemplo a tierra, a un barco, a una balsa o por encima de un muro de contención a una masa de agua aguas abajo. Sin embargo, también es posible una disposición con un medio combinado de un medio de recogida y un dispositivo de bombeo. Entonces, esta puede disponerse sobre el fondo de una masa de agua de la que se recogerán y se transferirán los sedimentos. Sin embargo, se prefiere una disposición dicho por lo menos un dispositivo de bombeo a una distancia del medio de recogida, preferentemente en un dispositivo flotante, en particular un pontón o un bote o una plataforma flotante, que puede servir de forma más preferida como dispositivo central. A este respecto, si están previstos dos o más dispositivos de bombeo, estos pueden disponerse en un único dispositivo flotante, pero como alternativa también en varios dispositivos, por ejemplo, disponiendo cada dispositivo de bombeo individual en exactamente un dispositivo flotante. Dicho por lo menos un medio de recogida está dispuesto preferentemente sobre el fondo, enganchando al fondo y/o por encima del fondo de una masa de agua. Dicho por lo menos un medio de recogida está dispuesto preferentemente a una distancia pequeña, por ejemplo, a una distancia en un intervalo comprendido entre aproximadamente 1 cm y aproximadamente 100 cm del fondo de la masa de agua. En el caso de una disposición de dicho por lo menos un medio de recogida sobre el fondo, este se arrastra en particular por encima del fondo, en particular si está configurado como cabeza de inyección de agua o fresa, en este último caso también en combinación con una o más boquillas de inyección de agua o boquillas de aspiración. El un medio de recogida se asigna preferentemente a un dispositivo de bombeo, pero también se pueden asignar dos o más medios de recogida a un dispositivo de bombeo. La ventaja de una disposición espaciada de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y dicho por lo menos un medio de recogida es que dicho por lo menos un medio de recogida se puede guiar por encima del fondo de una masa de agua por medio de dicha por lo menos una tubería de aspiración sin asegurarlo adicionalmente debido al peso más reducido que en una forma de realización con un dispositivo de bombeo combinado, sin la necesidad de un control separado. La capacidad de desplazamiento del dispositivo flotante es suficiente para guiar dicho por lo menos un medio de recogida. La posición de dicho por lo menos un medio de recogida se puede determinar claramente, a este respecto, por medio de la longitud conocida de dicha por lo menos una tubería de aspiración. En esta disposición separada preferida, dicho por lo menos un dispositivo de medición también puede encontrarse tras dicho por lo menos un dispositivo de bombeo, de modo que la concentración de sedimentos se pueda medir con un alto grado de precisión. Dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto preferentemente en el dispositivo flotante posteriormente al por lo menos un dispositivo de bombeo, y más preferentemente separado del mismo por lo menos por un compensador, tal como se explica más adelante.

Dicho por lo menos un medio de recogida se utiliza en particular para recoger sedimentos. Mediante la disposición de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo posteriormente a dicho por lo menos un medio de recogida, preferentemente de forma espaciada tal como se ha descrito anteriormente, este recoge sedimentos generando un efecto de aspiración y los transporta en la dirección de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo. Dicho por lo menos un medio de recogida tiene además preferentemente la función de soltar los sedimentos del fondo de una masa de agua y/o aflojarlos. Dichas operaciones de soltar y/o aflojar sedimentos del fondo de una masa de agua se lleva a cabo preferentemente mediante aplicación de fuerza hidráulica o mecánica. El medio de recogida está diseñado preferentemente como fresa, boquilla de aspiración, boquilla de inyección de agua y/o cabeza de aspiración. De forma especialmente preferida, está configurado como una fresa en la que están dispuestas por lo menos una, preferentemente dos, más preferentemente varias boquillas de aspiración o boquillas de inyección de agua. La fresadora se engancha en los sedimentos y los afloja o los suelta del fondo de la masa de agua, y preferentemente, a este respecto, descansa sobre el fondo de la masa de agua. Las una o varias boquillas de inyección de agua o boquillas de aspiración están dispuestas en la fresadora, preferentemente a una distancia del fondo de la masa de agua, en particular a una distancia de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 100 cm.

Dicho por lo menos un medio de recogida está posicionado preferentemente sobre el fondo de una masa de agua. Preferentemente, está conectado a dicho por lo menos un dispositivo de bombeo a través de por lo menos una tubería de aspiración. El medio de recogida presenta además preferentemente una función de aflojamiento de sedimentos en una masa de agua. Para ello, está configurado preferentemente como una fresadora con por lo menos una boquilla de aspiración y/o una boquilla de inyección de agua, que está conectada a por lo menos un dispositivo de bombeo a través de por lo menos una tubería de aspiración. Cuando se ejerce una función de aflojamiento, dicho por lo menos un medio de recogida está dispuesto además preferentemente a una distancia de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo, en particular tal como se ha descrito anteriormente, ya que el aflojamiento de los sedimentos puede perjudicar la función de la bomba. Además, una combinación de medio de recogida con una función de aflojamiento de sedimentos y un dispositivo de bombeo sería demasiado pesada para moverla con seguridad por encima del fondo de una masa de agua sin medios auxiliares adicionales. Dicho por lo menos un medio de recogida se guía preferentemente a través de por lo menos una tubería de aspiración, y solo a través de por lo menos una tubería de aspiración, conectada a un dispositivo flotante en el fondo de la masa de agua. No son necesarios medios de control adicionales, etc., y se puede prescindir de los mismos. Debido a su peso, dicho por lo menos un medio de recogida sigue la superficie del fondo de la masa de agua y puede recoger sedimentos del mismo. Si es necesario, también se pueden disponer, a este respecto, medios de lastre en dicho por lo menos un medio de recogida si su propio peso no es suficiente para guiarlo sobre la superficie del fondo de la masa de agua. Los medios de recogida también pueden mantenerse en posición bajo el agua por medio de medios auxiliares, por ejemplo, más de un cable, más de una cadena o combinaciones de los mismos, con respecto al dispositivo flotante o a los dispositivos flotantes, siendo variable la longitud y la posición de los medios auxiliares.

Mediante el dispositivo, es posible realizar de forma ventajosa una transferencia selectiva de sedimentos de una masa de agua a otra masa de agua, por ejemplo, una masa de agua inferior o una masa de agua corriente, o si no a un sitio de almacenamiento fuera de una masa de agua en tierra para procesar los sedimentos transferidos por medio de instalaciones de procesamiento. El dispositivo y el procedimiento que puede llevarse a cabo con el mismo pueden, por lo tanto, utilizarse o, respectivamente, realizarse de forma muy económica. En particular, incluso si se produce una posible avería del medio de recogida, como resultado de la cual, en lugar de sedimentos, se recoge, se transporta y se transfiere predominantemente solo agua o materia en suspensión, esta situación es reconocible y se pueden establecer contramedidas, también automatizadas. El dispositivo funciona de forma particularmente preferida de manera totalmente automatizada, de modo que el procedimiento que se puede llevar a cabo con el mismo se puede realizar de forma rentable debido a que también es posible realizar un mantenimiento y una regulación a distancia. De esta forma se posibilitan considerables ahorros en costes, en particular mediante el ahorro de horas de trabajo. Finalmente, con el dispositivo y el procedimiento es posible de forma ventajosa ajustar en una masa de agua a la que se transfieren los sedimentos la concentración de sedimentos presente de forma cercana a la natural, de modo que puedan prevenirse problemas, tales como, la colmación de un sistema de acumulación de grava dado el caso existente. En investigaciones preliminares, puede determinarse una concentración de sedimento transferible, por ejemplo, de una masa de agua inferior de una masa de agua embalsada o de una masa de agua corriente a la que se transfiere el sedimento y, sobre la base de un valor nominal determinado de esta manera, que es, en particular, el valor límite para la cantidad transferible de sedimentos, a través de una alimentación a la unidad de regulación del dispositivo y en función de dicho por lo menos un dispositivo de medición ajustarse una potencia de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y/o del, por lo menos un medio de recogida de tal manera que se pueda establecer una concentración de sedimento cercana a la natural para una masa de agua inferior o una masa de agua corriente.

Según la invención, la unidad de regulación comprende un sistema de posicionamiento con por lo menos un medio de determinación de la posición, de modo que se pueda proporcionar a los medios de recogida una posición local a través de una interfaz. De esta manera, se puede guiar específicamente el medio de recogida sobre el fondo de una masa de agua. A este respecto, también se pueden considerar otras especificaciones, por ejemplo, la posición de una unidad central en el dispositivo, preferentemente en forma de un dispositivo flotante, preferentemente con por lo menos un pontón, que comprende la unidad de regulación, pero también dado el caso dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y/o dicho por lo menos un dispositivo de medición. Además, se pueden considerar un nivel de depósito, por ejemplo de un embalse, así como la longitud de dicha por lo menos una tubería de aspiración y una dirección de desplazamiento del dispositivo para proporcionar una posición local al medio de recogida o para determinar y visualizar la posición del medio de recogida. Según la invención, el dispositivo está diseñado de forma que pueda desplazarse sobre una masa de agua mediante el sistema de posicionamiento. Ventajosamente, el desplazamiento del dispositivo se realiza de forma continua. El desplazamiento se realiza con respecto a dicho por lo menos un medio de recogida y a dicha por lo menos una unidad central. La unidad central con dicho por lo menos un pontón puede presentar, a este respecto, medios de accionamiento tales como motores o hélices, pero de forma especialmente preferida está diseñada de manera que pueda desplazarse mediante un sistema de cable y cabestrante. Por medio de la conexión a través de dicha por lo menos una tubería de aspiración con dicho por lo menos un medio de recogida, se posibilita entonces un posicionamiento local exacto del medio de recogida según los valores determinados mediante un desplazamiento de la unidad central con dicho por lo menos un pontón.

En una forma de realización particularmente preferida del dispositivo, dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto en una dirección de transporte de los sedimentos recogidos posteriormente al por lo menos un dispositivo de bombeo. En este caso, se prefiere especialmente que se eviten problemas de sedimentación o de estratificación de una columna de agua provocados por la formación de remolinos en la mezcla de sedimentosagua producida por dicho por lo menos un dispositivo de bombeo, de modo que la medición realizada por dicho por lo menos un dispositivo de medición proporcione de todas las maneras pocos valores defectuosos con respecto a la concentración de sedimentos que se está determinando. La precisión de medición de dicho por lo menos un dispositivo de medición aumenta significativamente con una disposición de este tipo. De forma particularmente preferida, dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto en una dirección de transporte del sedimento recogido y transportado comprendido entre aproximadamente 0,1 m y aproximadamente 10 m, preferentemente entre aproximadamente 0,3 m y aproximadamente 5 m, de forma incluso más preferida entre 0,5 m y aproximadamente 2 m tras dicho por lo menos un dispositivo de bombeo. Si la distancia entre dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y dicho por lo menos un dispositivo de medición es significativamente superior a 10 m, por ejemplo 20 m, la precisión de los valores medidos para la concentración de sedimentos disminuye debido a la disminución de los remolinos o las turbulencias con fenómenos de asentamiento o de estratificación de sedimentos en la tubería de aspiración y/o la tubería de presión, preferentemente en la tubería de presión o por lo menos posteriormente al por lo menos un dispositivo de bombeo. Preferentemente, dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto inmediatamente después de un compensador que forma parte de la tubería de presión, o inmediatamente después de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo.

En una forma de realización especialmente preferida del dispositivo, entre dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto por lo menos un compensador para la amortiguación o la supresión de oscilaciones. Se entiende también por oscilaciones en el sentido de la presente invención las vibraciones, etc. generadas en particular por dicho por lo menos un dispositivo de bombeo, pero también por un accionamiento de cable y cabestrante o motores o hélices dispuestos para realizar un desplazamiento del dispositivo. El compensador permite suprimir o reducir estas oscilaciones, que falsearían el resultado de la medición, también influyendo en la turbulencia de los sedimentos en el lado de presión del dispositivo de bombeo dispuesto delante de dicho por lo menos un dispositivo de medición. Preferentemente, en dicho por lo menos un dispositivo de medición dispuesto posteriormente al compensador, por una parte hay suficiente turbulencia, pero por otra parte, también, no hay una turbulencia excesiva elevada en los sedimentos, de modo que se puede realizar una medición de manera adecuada. También hay que tener en cuenta que se deben evitar los depósitos y las estratificaciones en el propio compensador o en una manguera conectada al mismo delante del dispositivo de medición, ya que falsearían el resultado de la medición. El compensador se puede disponer inmediatamente después del dispositivo de bombeo, pero también a una distancia del mismo. En una forma de realización particularmente preferida, dicho por lo menos un dispositivo de medición está dispuesto posteriormente al compensador en la dirección de transporte de los sedimentos transportados recogidos, preferentemente inmediatamente después del mismo. El compensador es parte de la tubería de presión, por lo que mediante el mismo se proporciona una sección de tubería de presión entre el dispositivo de bombeo y el dispositivo de medición. La otra parte de dicha por lo menos una tubería de presión, que conduce a una descarga de sedimentos, está dispuesta entonces posteriormente al dispositivo de medición en la dirección de transporte de los sedimentos recogidos y transportados. El compensador presenta preferentemente una longitud en un intervalo comprendido entre aproximadamente 0,1 m y aproximadamente 10 m, preferentemente entre aproximadamente 0,1 m y aproximadamente 5 m, de forma incluso más preferida entre 0,1 m y aproximadamente 2 m, medida desde la conexión al, por lo menos un dispositivo de bombeo. El compensador puede diseñarse, por ejemplo, como manguera, pieza de manguera, prensaestopas y/o tubo ondulado.

En una forma de realización particularmente preferida del dispositivo, los valores nominales se seleccionan de entre un grupo que comprende una zona de dragado de referencia de los sedimentos que se van a transferir, tiempos de transporte, información de profundidad de la masa de agua y/o valores límite de la concentración de sedimentos que se van a transferir. Los valores límite de la concentración de sedimentos que se van a transferir, que dependen de la necesidad de sedimentos, por ejemplo, de una masa de agua aguas abajo o de una masa de agua corriente a la que se transfieren los sedimentos, son relevantes con respecto a la regulación y el ajuste de una concentración de sedimentos en la tubería de presión y/o la tubería de transporte en el dispositivo. Entonces, el procedimiento también puede llevarse a cabo de forma eficaz y con el objetivo de producir un estado cercano a la naturaleza, por ejemplo, en una masa de agua aguas abajo. Una zona de dragado de referencia de los sedimentos que se van a transferir está predeterminada, por ejemplo, por un embalse y su configuración de fondo de embalse, así como también aquellas zonas en dicho embalse en las que están presentes depósitos de sedimentos. En un embalse de este tipo se encuentra habitualmente una zona de sedimentos y una zona de erosión, estando presente la zona de erosión frente a las salidas del fondo del embalse. Sin embargo, especialmente en el caso de las plantas de energía de almacenamiento por bombeo, la zona de erosión puede ser extremadamente pequeña o casi haber desaparecido, dependiendo del estado operativo de la planta de energía de almacenamiento por bombeo. Los tiempos de transporte como valores nominales son particularmente relevantes para proporcionar un proceso automatizado sin la presencia permanente de personal operativo al dispositivo, porque el dispositivo también puede operarse, por ejemplo, mediante telemantenimiento. Los tiempos de transporte dependen, por ejemplo, de la operación de generación de energía asociada con la masa de agua embalsada, eventos naturales, tales como, lluvias intensas o deshielo y similares. Preferentemente se realiza un control batimétrico del dispositivo, es decir, el control local de dicho por lo menos un medio de recogida se realiza mediante una configuración topográfica del fondo de la masa de agua en cuestión, especificándose estas informaciones como valores de referencia.

En otra forma de realización del dispositivo, está previsto por lo menos un punto de muestreo con por lo menos un grifo de muestreo. Esto permite establecer una investigación de la calidad del agua de los sedimentos transportados y que se van a transferir. A este respecto, el punto de muestreo también puede estar provisto en una tubería de derivación para asegurar el funcionamiento permanente del dispositivo y al mismo tiempo tomar una muestra de la mezcla de sedimento y agua recogida y transportada. Preferentemente, un punto de muestreo está dispuesto posteriormente al por lo menos un dispositivo de medición en la dirección de transporte de los sedimentos recogidos y que se van a transferir.

Se propone un procedimiento para transferir sedimentos en masas de agua, en el que mediante un dispositivo, en particular uno tal como se ha descrito anteriormente, con por lo menos una tubería de aspiración con por lo menos un medio de recogida, se recogen sedimentos de la masa de agua por medio de un dispositivo de bombeo y se transfieren a través de por lo menos una tubería de presión a otra ubicación, en el que se determina una concentración de los sedimentos recogidos en dicha por lo menos una tubería de aspiración y/o en dicha por lo menos una tubería de presión en una dirección de transporte después del medio de recogida por medio de por lo menos un dispositivo de medición y se comparan con los valores nominales por medio de una unidad de regulación, y en función de los valores determinados de esta manera se regula la potencia de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo y/o de dicho por lo menos un medio de recogida, en el que se detecta una ubicación geográfica del dispositivo por medio de un medio de determinación de la posición de la unidad de regulación y se compara con los valores nominales, y dependiendo de los valores de posición determinados de esta manera, se efectúa un desplazamiento del dispositivo sobre la masa de agua.

Con el procedimiento, es ventajosamente posible que la transferencia del sedimento se pueda realizar a por lo menos un elemento de descarga de una masa de agua embalsada, a las proximidades de un elemento de descarga de una masa de agua embalsada, por encima de un muro de contención de una masa de agua embalsada o alrededor del mismo en una masa de agua aguas abajo, en una masa de agua corriente y/o en tierra para su almacenamiento en un lugar de almacenamiento. Por lo tanto, el procedimiento se puede adaptar de forma muy variable a las condiciones hidromorfológicas, estructurales, geográficas y de otro tipo de la masa de agua en cuestión. De forma particularmente preferida, la transferencia de sedimentos se lleva a cabo de manera automática. Preferentemente, se realiza un control batimétrico de dicho por lo menos un medio de recogida en el procedimiento, es decir, dicho por lo menos un medio de recogida se controla localmente en función de la configuración topográfica del fondo de la masa de agua en cuestión, especificándose esta información como valores de referencia. De esta manera, el procedimiento se puede llevar a cabo de forma particularmente eficaz, en particular, se puede llevar a cabo una restricción de la zona de trabajo en una masa de agua de una manera sencilla.

Otras ventajas y detalles de la presente invención se explican con más detalle haciendo referencia a los ejemplos de formas de realización mostrados en las figuras siguientes. Estas muestran:

Figura 1: una representación esquemática de una forma de realización del dispositivo;

Figura 2: una representación esquemática de una masa de agua embalsada con diversos ejemplos de formas de realización del procedimiento;

Figura 3: una representación esquemática de otra forma de realización alternativa del procedimiento; y

Figura 4: una representación esquemática de la configuración de la unidad de regulación.

En primer lugar, conviene decir de antemano que la invención no se limita a las combinaciones de características mostradas en las figuras. Más bien, las características divulgadas en la descripción, incluida la descripción de las figuras, se pueden combinar con las especificadas en las figuras. En particular, los ejemplos de formas de realización del procedimiento, tal como se muestra en las figuras 2 y 3, son solo algunas de las posibilidades para implementar el procedimiento. También debe señalarse que un medio de recogida 16 o una unidad central 32 se pueden diseñar de forma diferente. En particular, a partir de las determinaciones de la concentración de los sedimentos transportados puede tener lugar únicamente una medición, una regulación y un control del dispositivo o una realización del procedimiento. Puede estar previsto un sistema de posicionamiento 40, pero no es necesario. También pueden estar dispuestos por lo menos un dispositivo de medición 20 y/o por lo menos un punto de muestreo 50 en por lo menos una tubería de aspiración l2 , es decir delante de un dispositivo de bombeo 18. Dicha por lo menos una tubería de aspiración 12 también puede ser extremadamente corta y constar únicamente de una brida o algún otro elemento de fijación con por lo menos un medio de recogida 16 si el dispositivo de bombeo está dispuesto inmediatamente después del medio de recogida 16. Dicho por lo menos un dispositivo de bombeo 18 y dicho por lo menos un medio de recogida 16 también pueden estar diseñados como un componente con dicha por lo menos una tubería de aspiración 12. También puede disponerse una pluralidad de medios de recogida 16 en una tubería de aspiración 12. También pueden estar previstas varias tuberías de aspiración 12 y/o varias tuberías de presión 14. Además, debe señalarse que los signos de referencia incluidos en las reivindicaciones no pretenden limitar el alcance de protección de la presente invención de ninguna forma, sino que simplemente se refieren a los ejemplos de formas de realización mostrados en las figuras.

La figura 1 muestra en una representación esquemática la estructura del dispositivo 10 para una transferencia de sedimentos preferentemente automatizada en masas de agua 80. Una masa de agua 80, que puede ser una masa de agua embalsada, tal como un embalse con una presa, pero también un lago natural, una dársena portuaria o una masa de agua corriente, aunque esta lista no es exhaustiva, presenta un fondo de masa de agua 82 y una superficie de masa de agua 84. Una capa de sedimentos 70 se ha depositado en el fondo de la masa de agua 82. El dispositivo 10 consiste en una unidad central 32 con un pontón 34 que está diseñado de forma que pueda desplazarse. El desplazamiento se posibilita mediante un sistema de posicionamiento 40 en conexión con cables 44.1 y 44.2 mostrados a modo de ejemplo, que se accionan mediante los correspondientes cabestrantes 46.1 y 46.2. Sin embargo, también son concebibles otras posibilidades para producir un desplazamiento, en particular pueden estar previstos más de dos cables 44.1 y 44.2 y más de dos cabestrantes 46.1 y 46.2. Por ejemplo, también se puede proporcionar un motor para producir un movimiento en el pontón 34, preferentemente en combinación con por lo menos un anclaje del pontón 34 en la masa de agua 80, o un propulsor de hélice. Con un medio de determinación de la posición 42, que está conectado a una unidad de regulación 22 a través de una interfaz 43 (véase la figura 4), pudiendo estar diseñado el medio de posicionamiento, por ejemplo, como un GPS u otro receptor de satélite, se puede determinar la ubicación geográfica de la unidad central 32 o del pontón 34 y transmitirse a la unidad de regulación. La unidad central 32 con el pontón 34 se desplaza preferentemente de forma continua, moviéndose entonces también el medio de recogida 16 conjuntamente y retirando los sedimentos 70 del fondo de la masa de agua 82.

En el pontón 34 y, por tanto, en la unidad central 32 está dispuesto un dispositivo de bombeo 18, y posteriormente al mismo un dispositivo de medición 20, entre los cuales se proporciona preferentemente un compensador 19 en el ejemplo aquí mostrado. Para proporcionar la amortiguación o la supresión de oscilaciones o vibraciones, el compensador 19 puede consistir, por ejemplo, en una manguera de caucho que presenta preferentemente por lo menos aproximadamente 0,1 metros de longitud, preferentemente hasta aproximadamente 10 metros de longitud. La longitud del compensador se encuentra preferentemente entre aproximadamente 0,1 metros y 10 metros, de forma más preferida entre 0,3 metros y 5 metros, y de forma incluso más preferida entre 0,5 metros y 3 metros. Con la longitud del compensador, que también puede tener un diseño diferente al de una manguera de caucho y puede constar, por ejemplo, de diferentes elementos de acoplamiento, es fundamental asegurar un compromiso entre una buena manejabilidad durante la instalación del dispositivo y la función del mismo, para proporcionar la supresión o la amortiguación de oscilaciones o vibraciones. Dicho por lo menos un dispositivo 20 de medición está dispuesto preferentemente en el contexto de la presente invención posteriormente al por lo menos un dispositivo de bombeo 18. Esto evita errores de medición que se obtienen como resultado de una estratificación en la mezcla de sedimentos y agua transportada o problemas de deposición de los sedimentos 70. Por medio de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo 18 se crea un remolino de la mezcla de agua y sedimentos, lo que favorece la medición. Por lo tanto, dicho por lo menos un dispositivo de medición 20 está dispuesto preferentemente entre aproximadamente 0,3 metros y aproximadamente 5 metros detrás de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo. Dicho por lo menos un dispositivo de medición 20 también se puede disponer bajo el agua.

A este respecto, dicho por lo menos un dispositivo de medición 20 puede estar diseñado, por ejemplo, como un dispositivo de medición de Coriolis o un densímetro, como un dispositivo de medición radiométrica o como un medidor de flujo magnético-inductivo y realiza una medición del flujo másico para determinar la concentración de los sedimentos recogidos y transportados 70, preferentemente y tal como se muestra en la figura 1, en una tubería de presión 14 configurada como una manguera, que está diseñada para transferir los sedimentos 70. En el contexto de la presente invención, dicha por lo menos una tubería de presión 14 está dispuesta en un lado de presión de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo 16 y representa un medio de transporte para el sedimento 70. El dispositivo de bombeo 18 está dispuesto a través de una tubería de aspiración 12 diseñada también como una manguera, que está dispuesta en un lado de aspiración del dispositivo de bombeo 18, con un medio de recogida 16, que puede estar diseñado, por ejemplo, como fresadora, boquilla de aspiración, boquilla de inyección de agua y/o cabeza de aspiración. La velocidad de giro y/o la presión hidráulica del medio de recogida 16 pueden ajustarse. Este ajuste se puede establecer por medio de la unidad de regulación 22, que está asignada a la unidad central 32. El dispositivo de bombeo 18 puede estar diseñado, por ejemplo, como bomba centrífuga, bomba de chorro de agua, dispositivo de elevación de aire o bomba de lóbulos rotativos. Cuando se utiliza un dispositivo de elevación de aire, se inyecta aire comprimido en el medio de recogida 16. La diferencia de densidad resultante entre la mezcla de agua y aire creada en la tubería y el agua circundante proporciona un fuerte flujo en la tubería, similar a una bomba de chorro de agua, pero solo con aire. En este caso, la tubería de aspiración 12 es la zona entre el medio de recogida 16 y el, por lo menos un punto de inyección para el aire comprimido, que también se puede ubicar directamente en el medio de recogida 16. El medio de recogida 16, la tubería de aspiración 12 y el dispositivo de bombeo 18 pueden estar diseñados como un componente en un dispositivo de elevación de aire.

En la tubería de presión 14, está dispuesto un punto de muestreo 50 con un grifo de muestreo 52. En este se puede tomar una muestra, por ejemplo, para calibrar el dispositivo 10, pero también para comprobar periódicamente la mezcla transportada de sedimentos y agua. La tubería de presión 14 se mantiene por debajo de la superficie del agua 14 por medio de un flotador 13, por ejemplo.

Por medio del sistema de posicionamiento 40, la unidad central 32 con el pontón 34 y la unidad de regulación 22 se pueden desplazar en una dirección de desplazamiento 36, representada por una flecha. A este respecto, el sistema de posicionamiento 40 puede incluir no solo el sistema de cable y cabestrante mostrado en la figura 2, sino también, por ejemplo, hélices u otros dispositivos de ajuste.

En una dirección de transporte 15, la mezcla de sedimento 70 y agua se lleva a otro lugar a través de la tubería de presión 14. Las figuras 2 y 3 muestran diferentes posibilidades de transporte. La figura 2 muestra una masa de agua embalsada 80 con una entrada 96 y un muro de contención 88 en forma de presa con dos elementos de salida 86.1 y 86.2, que por ejemplo corresponden a una salida de fondo de un muro de retención. Sin embargo, también podrían utilizarse otras descargas de agua de una masa de agua 80. En una forma de realización del procedimiento, que se muestra en la figura 2, a través de una unidad central 32.1, el sedimento se transporta y se transfiere a través de la tubería de presión 14.1 a una descarga de sedimentos 60.1 en las proximidades del elemento de salida 86.1, que es conocido por el documento WO 2008/122377 A1, alcanzando a través del elemento de salida una masa de agua aguas abajo 90. Tal como se muestra en la figura 2, puede estar previsto que el elemento de salida 86.1 esté conectado a una unidad central de energía 92, por ejemplo una turbina, a través de un túnel 91, siempre que la masa de agua embalsada 80 también se utilice para generar energía. En una segunda forma de realización del procedimiento según la figura 2, a través de una unidad central 32.2 y una tubería de presión 14.2, los sedimentos se transportan y se transfieren directamente a un elemento de salida 86.2, que a su vez puede estar diseñado como salida de fondo, a través de una descarga de sedimentos 60.2, de modo que a continuación alcancen la masa de agua aguas abajo 90. En una tercera forma de realización del procedimiento según la figura 2, el sedimento recogido se transporta a través de una unidad central 32.3 y una tubería de presión 14.3 y se transfiere a una descarga de sedimentos 60.3 directamente a una masa de agua aguas abajo 90 alrededor del muro de contención 88 o por encima del mismo.

La figura 3 muestra otra forma de realización alternativa del procedimiento con una masa de agua 80 en forma de dársena portuaria, que está conectada a una masa de agua corriente 81. En una primera forma de realización del procedimiento, los sedimentos se transportan a través de una unidad central 32.1 y una tubería de presión 14.1 y se transfieren a un lugar de almacenamiento 94 para el procesamiento adicional de los sedimentos o su almacenamiento. La ubicación de almacenamiento 94 se encuentra en tierra. Por ejemplo, se pueden proporcionar en el mismo sistemas de procesamiento para los sedimentos 70, para lo cual es importante que se les suministre una cantidad predeterminada de sedimentos 70. En una segunda forma de realización del procedimiento, los sedimentos se transportan y se transfieren a través de una unidad central 32.2 y una tubería de presión 14.2 a una descarga de sedimentos 60.1 y se descargan directamente en la masa de agua corriente 81. Lo mismo tiene lugar, pero desde una ubicación diferente dentro de la dársena portuaria en una tercera forma de realización del procedimiento a través de la unidad central 32.3 y la tubería de presión 14.3 hasta una descarga de sedimentos 60.2 en la masa de agua corriente 81.

La figura 4 muestra una representación esquemática de la secuencia del procedimiento para una transferencia de sedimentos 70, preferentemente una transferencia automática, por medio de la cual los costes operativos se pueden reducir considerablemente. El dispositivo 10 comprende la unidad central 32 con el pontón 34. Se muestra esquemáticamente la unidad de regulación 22, que procesa los datos recibidos o almacenados en la unidad central 32 y regula o controla el medio de recogida 16, el dispositivo de bombeo 18 y el sistema de posicionamiento 40. Los valores nominales 24, que se originan a partir de una fuente no designada a este respecto con más detalle, se introducen en una memoria 26 a través de una interfaz 25. Los valores nominales se seleccionan preferentemente de entre un grupo que comprende una zona de dragado de referencia de los sedimentos 70 que se van a transferir, tiempos de transporte, datos de profundidad de la masa de agua 80 y/o valores límite para la concentración de sedimentos transferible. Sin embargo, no es necesaria la presencia de la memoria 26, los valores nominales también pueden transmitirse en línea mediante transmisión de datos a distancia, en particular de forma continua, o consultarse por la unidad central 32, pudiendo estar previsto un almacenamiento temporal. Del mismo modo, los valores de medición determinados por el dispositivo de medición 20 se alimentan a la unidad central 32 a través de una interfaz 28, como es también el caso con respecto al medio de determinación de la posición 42 con la interfaz 43 asociada. A este respecto, pueden registrarse y considerarse adicionalmente también datos obtenidos desde la descarga de sedimentos 60 tales como valores de turbulencia de una masa de agua aguas abajo a través de una retroalimentación 62 y una interfaz 63. Los valores determinados por el dispositivo de medición 20, el medio de determinación de posición 42 y, dado el caso, los valores de los sedimentos descargados obtenidos a través de<la retroalimentación>62<, que pueden estar en forma de mediciones de turbidez, por ejemplo, se comparan con los>valores nominales 24 registrados en la unidad de memoria 26 y se proporcionan las instrucciones de la unidad de regulación 22 derivadas de los mismos, que lleva a cabo una regulación de la potencia del dispositivo de bombeo 18, pero también, dado el caso, de la velocidad de giro o la presión hidráulica del medio de recogida 16, así como del posicionamiento del dispositivo 10, en particular el pontón 34 de la unidad central 32, a través del sistema de posicionamiento 40. Dependiendo de esto, el transporte se realiza a través de la tubería de aspiración 12 y la tubería de presión 14 hacia la descarga de sedimentos 60. El valor nominal 24 para el valor límite de la concentración de sedimentos transferible depende del estado del agua a la que se transfieren los sedimentos 70, por ejemplo, una masa de agua corriente 81 o una masa de agua aguas abajo 90, o la ubicación de almacenamiento 94 con las instalaciones de procesamiento para los sedimentos 70 ubicadas en la misma. En particular, este valor nominal 24 es relevante para la regulación de la potencia de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo 18 y/o dicho por lo menos un medio de recogida 16 y/o la posición local de dicho por lo menos un medio de recogida 16. La unidad de regulación 22 puede transmitir valores a través de una interfaz 31 a por lo menos un medio de visualización 30, que no obstante no es preciso que esté presente, de modo que un operador del dispositivo 10 pueda visualizar los valores correspondientes en el mismo. Los valores correspondientes también se pueden registrar y almacenar en el dispositivo de memoria 26. Sin embargo, también son concebibles otras opciones de almacenamiento y visualización.

Con el procedimiento y el dispositivo 10, es posible de manera ventajosa llevar a cabo un transporte de sedimentos automatizado en masas de agua, en particular masas de agua embalsadas, pero también puertos y otras masas de agua. Es esencial centrarse en una concentración de los sedimentos transportados, preferentemente en el lado de presión de dicho por lo menos un dispositivo de bombeo en por lo menos una tubería de presión 14, de modo que puedan suministrarse los sedimentos transportados y transferidos de forma ecológicamente compatible y específica a una masa de agua aguas abajo o una masa de agua de otro tipo a la que se transportan o se transfieren los sedimentos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Utilización de un dispositivo (10) para transferir sedimentos en masas de agua (80, 81, 90)

- con por lo menos una tubería de aspiración (12) y con por lo menos un medio de recogida (16) para recoger unos sedimentos (70);

- con por lo menos una tubería de presión (14) para transferir los sedimentos (70) recogidos;

- en el que por lo menos un dispositivo de bombeo (18) y por lo menos un dispositivo de medición (20) para determinar una concentración de los sedimentos recogidos (70) están dispuestos posteriormente a dicho por lo menos un medio de recogida (16); y

- en el que el dispositivo (10) comprende además una unidad de regulación (22), que comprende una primera interfaz (25) para alimentar valores nominales (24) y una segunda interfaz (26) para dicho por lo menos un dispositivo de medición (20), y determina una concentración de sedimentos en dicha por lo menos una tubería de aspiración (12) y/o en dicha por lo menos una tubería de presión (14) y ajusta una potencia del dispositivo de bombeo (18) en función de esta concentración de sedimentos, comprendiendo la unidad de regulación (22) un sistema de posicionamiento (40) con por lo menos un medio de determinación de posición (42), de modo que se pueda proporcionar al medio de recogida (16) una posición local por medio de una interfaz (43) y el dispositivo (10) está diseñado de forma que pueda desplazarse sobre una masa de agua (80) por medio del sistema de posicionamiento (40);

- en la que la transferencia de los sedimentos (70) tiene lugar en por lo menos un elemento de descarga (86.1, 86.2) de una masa de agua (80) embalsada, en la proximidad de por lo menos un elemento de descarga (86.1, 86.2) de una masa de agua (80) embalsada, por encima de un muro de contención (88) de una masa de agua (80) embalsada o alrededor del mismo en una masa de agua aguas abajo (90) y/o en una masa de agua corriente (81).

2. Utilización según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicho por lo menos un dispositivo de medición (20) está dispuesto en una dirección de transporte (15) de los sedimentos (70) recogidos posteriormente a dicho por lo menos un dispositivo de bombeo (18).

3. Utilización según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que entre dicho por lo menos un dispositivo de bombeo (18) y dicho por lo menos un dispositivo de medición (20) está dispuesto por lo menos un compensador (19) para la supresión de oscilaciones o la amortiguación de oscilaciones.

4. Utilización según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los valores nominales (24) se seleccionan de entre un grupo que comprende una zona de dragado de referencia de los sedimentos (70) que se van a transferir, tiempos de transporte, indicaciones de profundidad de la masa de agua (80) y/o valores límite de la concentración de los sedimentos que se van a transferir.

5. Utilización según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende por lo menos un punto de muestreo (50) con por lo menos un grifo de muestreo (52).

6. Utilización según la reivindicación 5, caracterizada por que dicho por lo menos un punto de muestreo (50) está dispuesto en la dirección de transporte (15) de los sedimentos (70) recogidos posteriormente a dicho por lo menos un dispositivo de medición (20).

7. Utilización según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la transferencia de sedimentos se realiza automáticamente.