Equipo y proceso para tratamiento de contaminantes en el suelo.

Equipo de tratamiento de contaminantes en el suelo, que comprende una herramienta para tratamiento del suelo (10) que consiste en:

- un núcleo (12) tubular que tiene un eje longitudinal y un extremo inferior (12a);

- una herramienta de perforación y de mezcla giratoria (16) asegurada para girar con el extremo inferior del núcleo;

- medios (40) para poner en movimiento de rotación el núcleo tubular alrededor de su eje;

- una pluralidad de elementos de agitación del suelo perforado (28, 30) montados de acuerdo con la longitud del núcleo tubular y asegurados al mismo en movimiento de rotación para mantener en forma desestructurada al menos la parte de perforación que rodea al núcleo, siendo dichos elementos de agitación distintos los unos de los otros;

- al menos una boquilla principal de inyección (20) en el suelo de un fluido a presión, montada en el extremo inferior de dicho núcleo tubular;

- medios colocados en dicho núcleo para alimentar dicha boquilla de inyección confluido a presión;

- medios de aspiración (34, 36) del fluido colocados en la parte superior de la perforación en el transcurso de la realización; y

- medios de sellado (31, 33, 39) en el extremo superior de la perforación;

a través del cual dicho fluido a presión asciende por la zona de la perforación que rodea al núcleo y la mantiene desestructurada mediante dichos elementos de agitación que arrastra dichos contaminantes, comprendiendo además el núcleo tubular (12) una pluralidad de boquillas secundarias de inyección de fluido (50) colocadas entre su extremo superior y su extremo inferior, comprendiendo dicha equipo además al menos una fuente de fluido a presión (24), y que se caracteriza por que dichos medios de alimentación de fluida presión comprenden una pluralidad de conductos (70, 72, 74) colocados en dicho núcleo tubular, teniendo cada conducto un extremo superior conectado a dicha fuente de fluida presión y con extremo inferior conectado a una de dichas boquillas de inyección.

Equipo y proceso para tratamiento de contaminantes en el suelo Descripción La presente invención se refiere a un equipo para tratamiento de contaminantes en el suelo para realizar una rehabilitación de este suelo, posiblemente incluyendo capas de aguas subterráneas, y un proceso de tratamiento del suelo.

Se conocen muchas técnicas que se usan para tratar suelos contaminados o para extraer compuestos volátiles contaminantes de estos suelos contaminados adsorbidos o absorbidos por el suelo.

Entre estas técnicas diferentes, la solicitud de patente europea EP 1 847 329 se refiere al uso de una herramienta de perforación que sirve para desestructurar el suelo permitiendo la inyección de fluidos en el suelo y en particular de gas a presión capaz de recuperar los compuestos volátiles contaminantes por acción mecánica y/o por acción química, recuperándose estos compuestos volátiles en la superficie del suelo por medios de aspiración.

De forma más precisa, en esta solicitud de patente europea, se describen dos herramientas de perforación. Por una parte, los inventores se encuentran con una máquina excavadora que tiene una cabeza provista de dos cuchillas rotatorias con ejes horizontales, estando la cabeza provista además de una boquilla de inyección de gas. Esta cabeza de perforación se hace descender en el suelo hasta la profundidad que se quiere tratar. Los contaminantes volátiles se recuperan en la parte superior por aspiración gracias al desmoronamiento del suelo y a la inyección de fluido a presión.

En esta misma solicitud de patente europea, se describe una segunda máquina que consiste en una cadena sin fin provista de dientes de corte del suelo y está equipada con boquillas de inyección de gas. Los compuestos volátiles se recuperan en la superficie del suelo con medios de aspiración. Esta herramienta, cuya longitud eficaz corresponde a la profundidad del suelo a tratar, se mueve horizontalmente.

Estas técnicas pueden ser muy eficaces pero no se adaptan completamente en determinados tipos de suelo. De hecho, en algunos casos, la totalidad o parte del fluido inyectado en el suelo al nivel de las fresas en el caso de la primera herramienta o en la longitud de la cadena sin fin puede escapar en el terreno circundante cuando, por ejemplo, la permeabilidad del terreno natural es cercana a la de la zona de terreno que ha sufrido el corte y la desagregación mediante el uso de la herramienta. Esto da como resultado una mala recuperación de los contaminantes volátiles.

El riesgo es tanto más importante cuanto más aumenta la profundidad del volumen de contaminantes a tratar. De hecho, o bien se dispersa el contaminante sin tratarlo realmente al subirlo a la superficie, o bien los contaminantes extraídos se dispersan en la atmósfera a la superficie del suelo de manera incontrolada.

Además, el documento US 4 834 194 describe un equipo de tratamiento de suelos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Un primer objeto de la presente invención es proporcionar un equipo de tratamiento de contaminantes en el suelo de acuerdo con la reivindicación 1 que permite una mejor definición de la zona de tratamiento y por lo tanto una mayor eficacia, al igual que una mayor fiabilidad en la recuperación de los contaminantes volátiles.

Se entiende que gracias a la presencia de elementos de agitación del suelo que se colocan sobre toda la longitud útil, es decir en el suelo, del núcleo tubular de las herramientas de tratamiento, el suelo, al menos en la zona que rodea el núcleo tubular, se mantiene en su forma desagregada, proviniendo está desagregación inicial seguramente de la acción inicial de la herramienta o el cabezal de perforación y mezcla. De este modo se mantiene en torno al núcleo de las herramientas un tipo de chimenea en el que el suelo permanece desmoronado de forma significativa, permitiendo esta chimenea la recuperación de contaminantes volátiles gracias a la combinación de la inyección de gas a presión a nivel de la cabeza de perforación y medios de aspiración colocados en la superficie del suelo. De este modo se obtiene una mejor eficacia de la recuperación de los contaminantes y se evita que los contaminantes extraídos del suelo se encuentren en la atmósfera. De hecho, la chimenea constituye una forma preferente para hacer ascender los efluentes gaseosos con respecto al resto del suelo.

El núcleo tubular del equipo de tratamiento comprende una pluralidad de boquillas secundarias de inyección de fluido que se distribuyen uniformemente sobre toda la longitud útil del núcleo de la herramienta. Estas inyecciones de gas que se producen en los niveles intermedios entre la cabeza de perforación y la superficie del suelo ayudan en el ascenso de los contaminantes volátiles hacia la superficie del suelo.

Preferentemente, el equipo de tratamiento se caracteriza por que dichos elementos de agitación del suelo comprenden un cuerpo fijados sobre dicho núcleo anular, comprendiendo dicho cuerpo un extremo radial apto para volver a perforar el suelo ya perforado al menos por dicha herramienta de perforación y de mezcla y al menos un rebaje para forzar el paso de una parte del suelo perforado bajo la acción del movimiento de rotación de dicho

núcleo.

Gracias a las características especiales de los elementos de agitación distribuidos a lo largo de la longitud del núcleo de la herramienta, se mantiene de forma eficaz alrededor de este núcleo una chimenea de materiales mantenidos en su estado desagregado gracias a la combinación de medios de corte que comprenden los elementos de agitación y rebajes previstos en el cuerpo de estos elementos que son atravesados por los elementos de suelo perforados bajo el efecto del movimiento de rotación del núcleo de la herramienta. De este modo se obtiene efectivamente una retención en el estado desagregado de la zona que rodea el núcleo de la herramienta y por lo tanto el mantenimiento de la chimenea durante la fase de descenso de la herramienta.

Un segundo objeto de la invención es proporcionar un proceso de tratamiento del suelo que se puede aplicar, en particular pero no exclusivamente, con la ayuda del equipo de tratamiento que se ha definido anteriormente.

El proceso de tratamiento se caracteriza por que comprende las etapas siguientes:

- desplazar la herramienta de perforación en traslación vertical en el suelo a tratar sobre la longitud del suelo a tratar dejando los materiales perforados en la perforación; -inyectar en el material desestructurado de la perforación un fluido a presión para extraer dichos contaminantes del suelo al menos cuando la herramienta de perforación ha alcanzado su posición baja, -aspirar dicho fluido a la parte superior de dicha perforación; -mantener en forma desestructurada al menos una parte de los materiales perforados para realizar una chimenea, en la perforación, de material desestructurado apta para facilitar el ascenso de al menos una parte de dicho fluido a presión que arrastra los contaminantes por efecto de la aspiración, mediante la cual se realiza el tratamiento del suelo.

Preferentemente, el tratamiento, es decir la inyección, tiene lugar durante el descenso de la herramienta, y cuando la herramienta ha alcanzado su punto más bajo correspondiente a la profundidad de tratamiento. En esta segunda fase, la herramienta se encuentra inmóvil en la traslación, pero se mantiene en movimiento de rotación. Del mismo modo es posible someter a la herramienta a movimientos de traslación vertical alternados.

Preferentemente, el proceso de tratamiento se caracteriza por que dicha aspiración y sellado de la perforación se realizan durante las etapas que descenso de la herramienta de perforación o de forma más general de desplazamiento en traslación vertical y de mantenimiento de la herramienta de perforación en posición baja.

Todavía más preferentemente, el proceso de tratamiento se caracteriza por que comprende además, después de la etapa de tratamiento del suelo, un paso de consolidación del material desestructurado en la perforación que consiste en compactar dicho material en la perforación y/o en inyectar en el material una suspensión y mezclarlo con el material perforado.

Otras características y ventajas de la invención se observarán mejor con la lectura de la descripción que sigue a continuación de varios modos de realización de la invención proporcionados a título de ejemplos no limitantes. La descripción se refiere a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 es una vista en sección vertical del conjunto del equipo durante el transcurso de la operación; -la figura 1A es una vista de una parte del núcleo de la herramienta de tratamiento; -la figura 1B... [Seguir leyendo]

1. Equipo de tratamiento de contaminantes en el suelo, que comprende una herramienta para tratamiento del suelo (10) que consiste en:

- un núcleo (12) tubular que tiene un eje longitudinal y un extremo inferior (12a) ; -una herramienta de perforación y de mezcla giratoria (16) asegurada para girar con el extremo inferior del núcleo; -medios (40) para poner en movimiento de rotación el núcleo tubular alrededor de su eje; -una pluralidad de elementos de agitación del suelo perforado (28, 30) montados de acuerdo con la longitud del núcleo tubular y asegurados al mismo en movimiento de rotación para mantener en forma desestructurada al menos la parte de perforación que rodea al núcleo, siendo dichos elementos de agitación distintos los unos de los otros; -al menos una boquilla principal de inyección (20) en el suelo de un fluido a presión, montada en el extremo inferior de dicho núcleo tubular; -medios colocados en dicho núcleo para alimentar dicha boquilla de inyección confluido a presión; -medios de aspiración (34, 36) del fluido colocados en la parte superior de la perforación en el transcurso de la realización; y -medios de sellado (31, 33, 39) en el extremo superior de la perforación; a través del cual dicho fluido a presión asciende por la zona de la perforación que rodea al núcleo y la mantiene desestructurada mediante dichos elementos de agitación que arrastra dichos contaminantes, comprendiendo además el núcleo tubular (12) una pluralidad de boquillas secundarias de inyección de fluido (50) colocadas entre su extremo superior y su extremo inferior, comprendiendo dicha equipo además al menos una fuente de fluido a presión (24) , y que se caracteriza por que dichos medios de alimentación de fluida presión comprenden una pluralidad de conductos (70, 72, 74) colocados en dicho núcleo tubular, teniendo cada conducto un extremo superior conectado a dicha fuente de fluida presión y con extremo inferior conectado a una de dichas boquillas de inyección.

2. Equipo de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dichos elementos de agitación se reparten de forma regular de acuerdo con la longitud de dicho núcleo tubular (12) .

3. Equipo de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que dicho núcleo tubular (12) está formado por una pluralidad de elementos tubulares (14i) conectados entre sí por elementos de acoplamiento en movimiento de rotación y traslación y por que dicha herramienta de perforación está asegurada al extremo inferior del elemento tubular inferior.

4. Equipo de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que al menos determinados elementos tubulares del núcleo tubular comprenden en las cercanías de su extremo inferior una boquilla secundaria de inyección (50) y por que dicha boquilla principal (20) está montada sobre la herramienta de perforación.

5. Equipo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dichos medios de aspiración comprenden una carcasa (32) sensiblemente estanca colocar en el extremo superior de la perforación y un sistema de bombeo a vacío (36) .

6. Equipo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que comprende además un conducto de recuperación (34) del fluido aspirado en la carcasa y medios de tratamiento del fluido recuperado.

7. Equipo de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicha herramienta de perforación y de mezcla comprende una pala (62, 64) fijada sobre la cara externa de una parte del eje axial, estando dicha a la configurada para producir un efecto de perforación para un primer sentido de movimiento de rotación del núcleo tubular y un efecto de compactación para el otro sentido de movimiento de rotación del núcleo tubular.

8. Equipo de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que comprende además medios de guía vertical y de desplazamiento vertical de los medios de puesta en movimiento de rotación de dicho núcleo tubular.

9. Equipo de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dichos elementos de agitación (28) del suelo comprenden un cuerpo (80, 82) fijado sobre dicho núcleo anular, comprendiendo dicho cuerpo un extremo radial apto para volver a perforar el suelo ya perforado al menos con dicha herramienta de perforación y de mezcla y al menos un orificio (88) para forzar el paso de una parte del suelo perforado bajo la acción del movimiento de rotación de dicho núcleo.

10. Equipo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los medios de sellado de la parte superior de la perforación comprenden hojas móviles (31, 36) aptas para obturar el extremo de la perforación cuando la herramienta de perforación y de mezcla no se mueve con un movimiento de traslación.

11. Equipo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que dichos medios de sellado de la parte superior de la perforación comprenden medios que forman fuelles (39) con un extremo asegurado a los medios de puesta en movimiento de rotación de la herramienta de perforación y que tiene en el otro extremo asegurado en la periferia del extremo superior de la perforación.

12. Proceso de tratamiento de contaminantes en el suelo, caracterizado por que comprende las etapas siguientes :

- proporcionar un equipo de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 ; -desplazar en traslación vertical la herramienta de perforación en el suelo a tratar sobre la longitud del suelo a tratar dejando los materiales perforados en la perforación ; -inyectar en el material desestructurado de la perforación un fluido a presión para extraer dichos contaminantes del suelo al menos cuando la herramienta de perforación ha conseguido su posición baja; -aspirar dicho fluido en la parte superior de dicha perforación ; -mantener en forma desestructurada al menos una parte de los materiales perforados para realizar en la perforación una chimenea de material desestructurado apta para facilitar el ascenso de al menos una parte de dicho fluido a presión que arrastra los contaminantes por el efecto de la aspiración, mediante el que se realiza el tratamiento sobre el suelo.

13. Proceso de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que dicha aspiración y un sellado de la perforación se realizan durante las etapas de desplazamiento en traslación vertical de la herramienta de perforación y de mantenimiento de la herramienta de perforación en posición baja.

14. Proceso de tratamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado por que comprende además, después de la etapa de tratamiento del suelo, una etapa de consolidación del material desestructurado en la perforación que consiste en compactar dicho material en la perforación y/o en inyectar en el material una suspensión y en mezclarla con el material perforado.

15. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que dicha inyección de fluido a presión se produce cuando la herramienta de perforación ha alcanzado su posición más baja. 30

16. Proceso de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que dicha inyección de fluido a presión se produce también durante el o los movimientos de traslación vertical de la herramienta de perforación.