BR112017013906B1 - Objeto para uso na água, método para evitar a formação de incrustações sobre um elemento suscetível à incrustação e método para fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação a um objeto - Google Patents

Abstract

OBJETO PARA USO NA ÁGUA, MÉTODO PARA EVITAR A FORMAÇÃO DE INCRUSTAÇÕES SOBRE UM ELEMENTO SUSCETÍVEL À INCRUSTAÇÃO E MÉTODO PARA FORNECER UM SISTEMA DE ILUMINAÇÃO ANTIBIOINCRUSTAÇÃO A UM OBJETO. A presente invenção refere-se a um sistema de iluminação antibioincrustação (1) configurado para evitar ou reduzir a formação de bioincrustação sobre um elemento suscetível à incrustação (1201) de um objeto (1200). O elemento suscetível à incrustação (1201) é, durante o uso, ao menos parcialmente móvel e é exposto, ao menos parcialmente, à água. A formação de incrustação é evitada mediante a irradiação de uma luz anti-incrustação (211) sobre o dito elemento suscetível à incrustação (1201). O sistema de iluminação anti-incrustação (1) compreende ao menos uma fonte de luz laser (2) configurada para gerar a luz anti-incrustação (211) e para aplicar a dita luz anti-incrustação (211) ao dito elemento suscetível à incrustação (1201) durante o uso, sendo que o sistema (1) é disposto de modo que, durante o uso, o elemento suscetível à incrustação (1201) se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser (2).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um sistema de iluminação antibioincrustação e a um objeto, como uma embarcação ou outra construção (móvel) para uso na água, especificamente em água de superfície, que durante o uso se move, ao menos parcialmente, compreendendo tal sistema de iluminação antibioincrustação. A invenção se refere adicionalmente a um método para evitar a formação de incrustações sobre um elemento (de tal objeto) suscetível à incrustação. Além disso, a invenção se refere a um método para fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação para um objeto, como uma embarcação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Métodos antibioincrustação são conhecidos na técnica. A patente US5322569, por exemplo, descreve que a bioincrustação em superfícies submersas causada por organismos marinhos pode ser evitada mediante a irradiação das superfícies ou da água adjacente com luz ultravioleta e o ajuste da intensidade da luz ultravioleta de modo a eliminar ou interromper temporariamente o crescimento de organismos marinhos para impedir sua fixação à superfície submersa. Adicionalmente, esse documento revela um sistema antibioincrustação para uso em um barco comercial ou embarcação de lazer. De acordo com a revelação, uma embarcação pode ser ancorada em uma marina e permanecer sem uso por um período de tempo significativamente longo, possibilitando o desenvolvimento de bioincrustação em uma região que inclui o leme e a hélice, diminuindo, assim, o desempenho da embarcação. Um sistema antibioincrustação disposto de acordo com essa revelação, é instalado durante períodos de ociosidade para aplicar a radiação ultravioleta às áreas do leme e da hélice, mantendo, dessa forma, essas áreas livres da bioincrustação que afeta negativamente o desempenho. De preferência, o sistema antibioincrustação é construído de um plástico como cloreto de polivinila (PVC) e contém uma lâmpada ultravioleta.

[003] O documento WO83/01400 descreve que a remoção sem contato de materiais indesejados das superfícies de objetos é feita direcionando-se radiação eletromagnética coerente oriunda de uma fonte de laser sobre o material indesejado. A densidade de potência da radiação incidente é eficaz para remover o material indesejado sem danificar o objeto subjacente. Os princípios da invenção aplicam-se a inúmeras situações de limpeza de superfícies como, por exemplo, a remoção de incrustações de superfícies marinhas. Para a remoção de incrustações do casco de um navio, a radiação laser é conduzida por espelhos e focalizada sobre o casco. As cracas recebem o impacto dos pulsos da radiação e são deslocadas do casco.

[004] A patente JPS5675290 descreve que dispositivos preventivos contra a adesão orgânica são instalados ao redor de todo o casco próximo à linha d'água. Cada dispositivo é dotado de um membro de reflexão de raio ultravioleta de uma placa inclinada apoiada por cabos ou hastes verticais e um radiador ultravioleta como uma lâmpada ultravioleta fixada dentro do membro de reflexão através de um membro de retenção que contém fios elétricos junto com uma cobertura transparente para cobrir o radiador ultravioleta. O mesmo também é dotado de uma placa de base em um corpo com o membro de reflexão de raio ultravioleta, e preso a uma placa de carcaça do casco através de um forro de um imã permanente, borracha macia ou similar fixado sobre a placa de base. Nessa construção, a radiação de raios ultravioleta próxima à linha d'água 1 evita a adesão de lodo bacteriano à superfície externa do casco de maneira eficaz.

[005] A patente US6407385 descreve métodos e um aparelho em que pulsos de luz laser são usados para remover partículas de uma amostra de superfície. A luz laser pode ter um comprimento de onda absorvido pela água, e a amostra de superfície pode ser revestida com uma película de água. Para evitar a diminuição da intensidade da luz laser que se propaga entre a fonte de luz e a amostra, é fornecida uma trajetória de propagação entre as mesmas que contém um ambiente desprovido de vapor d'água ou outro gás e que tem uma capacidade significativa de absorção em um comprimento de onda similar ao ambiente em que a água absorve a luz laser. Os métodos e o aparelho podem incluir também recursos para observar a amostra em tempo real enquanto a mesma é irradiada com a luz laser. Os métodos e o aparelho podem incluir, ainda, meios para vibrar a amostra enquanto ela é irradiada, para facilitar a remoção das partículas, possibilitando, assim, que a intensidade da luz laser diminua até níveis que não danifiquem a amostra de superfície.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] A bioincrustação, ou incrustação biológica (aqui indicada também como “incrustação”) é o acúmulo de micro-organismos, plantas, algas e/ou animais sobre as superfícies. A variedade entre os organismos de bioincrustação é altamente diversa, e se estende muito além da fixação de cracas e algas marinhas. De acordo com algumas estimativas, mais de 1.700 espécies que compreendem mais de 4.000 organismos são responsáveis pela bioincrustação. A bioincrustação é dividida em microincrustação, que inclui formação de biofilme e adesão bacteriana, e macroincrustação, que é a fixação de organismos maiores. Devido à composição química e à biologia distintas que determinam o que evita que os organismos se estabeleçam, tais organismos também são classificados como tipos de incrustações duras ou macias. Os organismos de incrustação de calcário (dura) incluem cracas, briozoários de incrustação, moluscos, poliquetas e outros vermes em tubo e mexilhões-zebra. Os exemplos de organismos de incrustação não calcária (macia) são alga marinha, hidroides, algas e “lodo” de biofilme. Juntos, tais organismos formam uma comunidade de incrustação.

[007] Em várias circunstâncias a bioincrustação cria problemas substanciais. A maquinaria para de funcionar, as entradas de água são obstruídas e os cascos dos navios sofrem de arraste aumentado. Especificamente para as partes móveis, a bioincrustação afeta a velocidade e/ou a aceleração do movimento e por fim cessa o movimento da dita parte móvel. Especificamente para hélices usadas sob a água, ocorrem perdas significativas na eficiência de propulsão causadas pelo aumento da rugosidade das lâminas devido à incrustação. Consequentemente, esforços para evitar esses fenômenos não são uma iniciativa nova e o tópico de anti-incrustação, isto é, o processo de remover ou evitar a formação de incrustações é bem conhecido. Em processos industriais, biodispersantes podem ser usados para controlar a bioincrustação. Em ambientes menos controlados, os organismos são eliminados ou repelidos com revestimentos com o uso de biocidas, tratamentos térmicos ou pulsos de energia. As estratégias mecânicas não tóxicas que impedem que organismos se fixem incluem escolher um material ou um revestimento com uma superfície escorregadia ou a criação de topologias de superfície de nanoescamas, similares à da pele de tubarões e golfinhos, que oferecem apenas pontos de ancoragem insatisfatórios.

[008] Através do presente documento, uma abordagem é apresentada com base em métodos ópticos, em particular, com o uso de luz ultravioleta (UV). Aparentemente, a maior parte dos micro-organismos é eliminada, tornando-se inativa ou incapaz de reproduzir com uma quantidade ‘suficiente’ de luz UV. Esse efeito é principalmente controlado pela dose total de luz UV. Uma dose típica para eliminar 90% de um certo micro-organismo é de 10 mW-hora por metro quadrado; os detalhes sobre luz UV são apresentados nos parágrafos a seguir e nas figuras associadas. Os sistemas da técnica anterior, contudo, podem ser ineficientes em seu uso e desperdiçam muita radiação na água sem remover a bioincrustação.

[009] Um laser é um dispositivo que emite luz por meio de um processo de amplificação óptica com base na emissão estimulada de radiação eletromagnética. Consequentemente, a irradiação de luz UV por uma fonte de luz laser é uma forma bastante eficiente e de baixo custo de aplicar luz anti-incrustação a uma superfície com incrustação. Um laser difere de outras fontes de luz porque emite luz de maneira coerente. A coerência espacial fornece um laser que pode ser focalizado sobre um pequeno ponto. Como resultado, devido à coerência espacial da fonte de luz laser, não é fácil, intrinsecamente, distribuir o efeito anti- incrustação sobre todo o elemento anti-incrustação.

[010] Portanto, é um aspecto da invenção fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação alternativo e/ou uma embarcação, ou outro objeto, que compreende tal sistema de iluminação antibioincrustação e/ou uma construção (móvel), ou outro objeto para uso na água, sendo que o objeto é, durante o uso, ao menos parcialmente móvel/giratório, que compreende tal sistema de iluminação antibioincrustação e/ou um método alternativo para evitar a formação de incrustações sobre um elemento (de tal embarcação ou construções, ou outro objeto etc.), que, de preferência, previna, ao menos parcialmente, uma ou mais das desvantagens descritas acima.

[011] Portanto, em um primeiro aspecto, a invenção apresenta um objeto que compreende um elemento suscetível à incrustação, sendo que o objeto compreende adicionalmente um sistema de iluminação antibioincrustação, sendo que o sistema de iluminação antibioincrustação compreende ao menos uma fonte de luz laser que é configurada para irradiar com a luz anti-incrustação ao menos parte do dito elemento suscetível à incrustação quando o elemento suscetível à incrustação está em uso, sendo que o sistema de iluminação antibioincrustação é disposto de modo que, durante o uso, o elemento suscetível à incrustação se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser. O objeto compreende especificamente um objeto que, durante o uso, é exposto, ao menos parcialmente, à água. O elemento suscetível à incrustação compreende especificamente um elemento anti- incrustação que durante o uso é mantido, ao menos temporariamente, em contato com a água e que durante o uso se move, ao menos parcialmente.

[012] Em um outro aspecto, a invenção apresenta um sistema de iluminação antibioincrustação configurado para evitar ou reduzir a formação de bioincrustação sobre um elemento suscetível à incrustação de um objeto que, durante o uso, se move, ao menos parcialmente, e é exposto, ao menos parcialmente, à água, mediante a irradiação de uma luz anti- incrustação sobre o dito elemento suscetível à incrustação quando o elemento suscetível à incrustação está em uso, sendo que o sistema de iluminação antibioincrustação compreende ao menos uma fonte de luz laser configurada para gerar uma luz anti-incrustação e para aplicar a dita luz anti-incrustação ao dito elemento suscetível à incrustação durante o uso, sendo que o sistema é disposto de modo que, durante o uso, o elemento suscetível à incrustação se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser. Dessa forma, a invenção fornece também, intrinsecamente, o sistema anti- incrustação. Assim, em um outro aspecto, a invenção apresenta um sistema de iluminação antibioincrustação (“sistema”) especificamente configurado para evitar ou reduzir (em relação à água) a formação de bioincrustação sobre um elemento suscetível à incrustação de um objeto que durante o uso se move, ao menos parcialmente, e é exposto, ao menos parcialmente, à água (ou um outro líquido). O sistema fornece uma luz anti-incrustação (“luz”) ao dito elemento móvel suscetível à incrustação. O sistema de iluminação antibioincrustação compreende: uma fonte de luz laser configurada para gerar uma luz anti-incrustação, sendo que a luz anti-incrustação compreende especificamente luz UV. A fonte de luz laser é configurada para aplicar a dita luz anti-incrustação ao dito elemento suscetível à incrustação durante o uso, ou, em outras palavras, enquanto o elemento suscetível à incrustação se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser.

[013] Como um efeito sinérgico fornecido pelo elemento suscetível à incrustação estar, ao menos parcialmente, em movimento, e pela fonte de luz laser, obtém- se uma iluminação eficaz e eficiente que abrange uma área maior do elemento suscetível à incrustação à medida que a fonte de luz laser varre uma área sobre o elemento suscetível à incrustação durante seu movimento.

[014] Na presente invenção, os termos “incrustação”, “bioincrustação” ou “incrustação biológica” são usados de forma intercambiável. No texto acima são fornecidos alguns exemplos de incrustação. O método descrito (vide abaixo) e o sistema de iluminação podem ser aplicados para evitar a formação de incrustação sobre as hélices de navios, porém são aplicáveis a todos os objetos marinhos, inclusive objetos marinhos estacionários (tubulações, estações marinhas etc.) e/ou objetos marinhos móveis (submarinos etc.) que compreendem um elemento que se move, ao menos parcialmente, suscetível à incrustação durante o uso. A solução anti-incrustação revelada pode também ser aplicada a objetos que operam em vias aquáticas, canais ou lagos e, por exemplo, também a aquários etc.

[015] Durante o uso, o objeto pode se mover, como por exemplo, se mover em água (como no caso de uma embarcação). Durante esse movimento, o elemento anti- incrustação e a fonte de luz laser também se movem. Dessa forma, o elemento suscetível à incrustação é mantido, ao menos temporariamente, em contato com a água e se move, ao menos parcialmente, durante o uso. Entretanto, o elemento anti-incrustação se move também em relação à fonte de luz laser (e, de modo geral, essencialmente ao restante do objeto) durante o uso. Esse movimento pode ser um movimento substancialmente permanente, como no caso de uma hélice, mas também um movimento substancialmente temporário, como no caso de um leme. O movimento do elemento suscetível à incrustação pode ser controlado por um sistema de controle. Esse sistema de controle pode ser o mesmo ou pode ser um sistema de controle diferente, configurado para controlar o sistema de iluminação antibioincrustação (vide abaixo). O sistema de controle configurado para controlar o movimento do elemento suscetível à incrustação e o sistema de controle para controlar o sistema de iluminação antibioincrustação, mais especificamente para controlar a intensidade da luz anti- incrustação, podem ser funcionalmente acoplados.

[016] Em uma modalidade da invenção, o sistema anti-incrustação compreende um sistema de controle configurado para controlar a intensidade da luz anti- incrustação como função de uma ou mais dentre a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação em relação ao objeto, e um temporizador para variar a intensidade da luz anti-incrustação ao longo do tempo. Tal sistema possibilita uma remoção muito mais eficiente da bioincrustação ou a prevenção da formação de bioincrustação sobre a superfície móvel. Por exemplo, a intensidade da luz anti-incrustação pode ser diminuída quando o elemento suscetível à incrustação não está em linha com a fonte de luz laser e/ou a intensidade da luz anti-incrustação pode ser aumentada quando o elemento suscetível à incrustação está em linha com a fonte de luz laser.

[017] Ultravioleta (UV) é a parte da luz eletromagnética limitada pelo comprimento de onda extremo inferior do espectro visível e pela banda de radiação de raios X. A faixa espectral de luz UV situa-se, por definição, entre cerca de 100 e 400 nm (1 nm=10-9 m) e é invisível ao olho humano. O uso da classificação CIE do espectro UV é subdividido em três bandas: UVA (onda longa) de 315 a 400 nm; UVB (onda média) de 280 a 315 nm; e UVC (onda curta) de 100 a 280 nm. Em uma modalidade preferencial do sistema anti- incrustação, a luz anti-incrustação compreende uma ou mais dentre luz UVA e luz UVC.

[018] Em uma outra modalidade da invenção, o sistema anti-incrustação compreende um expansor que expande o feixe de luz anti-incrustação gerado pela fonte de luz laser de modo que a luz anti-incrustação varra (durante o uso) ao menos parte do elemento suscetível à incrustação. Consequentemente, a luz anti-incrustação incide sobre uma área ainda maior do elemento suscetível à incrustação, não como um ponto, mas ao menos como uma linha que é agora irradiada, e a dita linha, de certo modo, se move sobre o elemento suscetível à incrustação devido ao movimento do elemento suscetível à incrustação durante o uso.

[019] Em uma modalidade da invenção, o sistema anti-incrustação compreende um refletor posicionado de modo a refletir a luz anti-incrustação gerada pela fonte de luz laser em direção ao lado oposto do elemento suscetível à incrustação, ao qual a dita luz anti-incrustação é aplicada pela fonte de luz laser.

[020] Em uma versão da modalidade descrita acima, o refletor é posicionado de modo que o refletor tenha um eixo óptico principal em uma direção não paralela à direção da luz anti-incrustação gerada pela fonte de luz laser. Consequentemente, uma superfície maior do elemento suscetível à incrustação pode ser irradiada. Em uma modalidade, o eixo óptico principal do refletor e a direção da luz anti-incrustação são configurados no mesmo plano.

[021] Em uma modalidade da invenção, o sistema anti-incrustação compreende um mecanismo de movimento que move qualquer um dentre a fonte de luz laser, o expansor ou o refletor, de modo que a luz anti-incrustação varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação. Dessa forma, o mecanismo de movimento é especificamente configurado para mover qualquer um dentre a fonte de luz laser, o expansor ou o refletor para varrer a luz anti-incrustação sobre ao menos parte do elemento suscetível à incrustação. Especificamente, o sistema anti-incrustação compreende um mecanismo de movimento que move qualquer um dentre o expansor ou o refletor de modo que a luz anti-incrustação varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação.

[022] Em uma modalidade da invenção, o sistema anti-incrustação compreende ao menos duas fontes de luz laser posicionadas de modo que a primeira fonte de luz laser é posicionada para aplicar luz anti-incrustação ao lado frontal do elemento suscetível à incrustação, enquanto a segunda fonte de luz laser é posicionada para aplicar luz anti- incrustação a um lado posterior do elemento suscetível à incrustação.

[023] Em um outro aspecto, a invenção apresenta um objeto para uso na água, sendo que o objeto compreende um elemento suscetível à incrustação que durante o uso é mantido, ao menos temporariamente, em contato com a água e que durante o uso se move, ao menos parcialmente, sendo que o objeto compreende adicionalmente um sistema de iluminação antibioincrustação de acordo com as modalidades supracitadas, sendo que a fonte de luz laser é configurada para irradiar com a luz anti-incrustação ao menos parte do dito elemento suscetível à incrustação quando o elemento suscetível à incrustação está em uso.

[024] O termo “elemento” pode, por exemplo, em uma modalidade, se referir a uma placa, uma construção estacionária ou móvel compreendendo uma parte móvel, sendo que a parte móvel compreende um elemento que compreende uma superfície. O termo “elemento” pode, por exemplo, em uma modalidade, se referir a uma placa, como uma das lâminas da hélice. Entretanto, o termo “elemento” pode se referir também a toda a hélice. A hélice é um exemplo de um elemento submerso configurado para se mover (durante o uso).

[025] A superfície de um (elemento do) objeto a ser protegido pode compreender aço, mas pode, opcionalmente, compreender também um outro material, como, por exemplo, um material selecionado do grupo que consiste em madeira, poliéster, compósito, alumínio, borracha, hypalon, PVC, fibra de vidro etc. No caso de ser móvel, a construção pode, por exemplo, ser um açude, uma represa, uma eclusa etc., que podem ter uma parte móvel, como uma porta ou uma válvula etc. Dessa forma, a construção móvel é especificamente uma construção móvel aquática. A parte móvel pode compreender um elemento, como uma placa, como uma placa de aço. Novamente, o termo “elemento” pode se referir também à parte móvel completa.

[026] Em uma modalidade preferencial do elemento suscetível à incrustação é girando durante o uso. Mais especificamente, o elemento suscetível à incrustação gira em torno de seu próprio eixo. Nessa modalidade, o elemento suscetível à incrustação é um elemento como uma hélice.

[027] Nessa modalidade específica, o sistema de controle é configurado para controlar a intensidade da luz anti-incrustação como função de uma ou mais dentre (i) a velocidade de rotação do elemento suscetível à incrustação, (ii) o comprimento da luz anti-incrustação projetada sobre o elemento suscetível à incrustação e (iii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti- incrustação. O termo “comprimento” pode se referir especificamente ao comprimento da trajetória (quanto mais longo o comprimento da trajetória, maior a intensidade que pode ser necessária, uma vez que ao longo do comprimento da trajetória, parte da intensidade pode ser perdida devido à absorção e/ou à dispersão). O comprimento pode, por exemplo, depender de uma posição de um leme ou de uma hélice.

[028] Alternativa ou adicionalmente, o sistema de controle é configurado para controlar a intensidade da luz anti-incrustação como função da transmissão de luz (UVA e/ou UVC) do meio, especificamente água (mar), entre o elemento suscetível à incrustação e a fonte de luz laser. Por exemplo, um sensor (de luz) pode ser configurado para detectar a transmissão (opcionalmente através de um ou mais dentre uma medição de dispersão de luz e uma medição de transmissão de luz). O sensor pode emitir um sinal correspondente que é usado pelo sistema de controle para controlar a intensidade da luz anti-incrustação.

[029] Em uma modalidade alternativa, o elemento suscetível à incrustação é uma aba ou um leme que é um elemento retangular que gira em torno de um eixo que atravessa um de seus lados. Um leme é um exemplo de um elemento submerso configurado para se mover (durante o uso). Obviamente, outras estruturas móveis podem também ser usadas como elemento suscetível à incrustação.

[030] Em um outro aspecto, a invenção fornece um método para evitar a formação de incrustações sobre um elemento suscetível à incrustação de um objeto para uso na água, sendo que o método compreende as etapas de: fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação compreendendo pelo menos uma fonte de laser; gerar a luz anti-incrustação com a fonte de luz laser; e aplicar a dita luz anti-incrustação ao dito elemento suscetível à incrustação durante o uso enquanto o elemento suscetível à incrustação está pelo menos temporariamente em contato com a água e pelo menos parcialmente se move em relação à fonte de luz laser.

[031] Em uma versão da modalidade descrita acima, o método compreende adicionalmente uma ou mais dentre as etapas de: - gerar a luz anti-incrustação como função de uma ou mais dentre (i) a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação e (ii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti-incrustação, e - controlar a intensidade da luz anti-incrustação como função de uma ou mais dentre (i) a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação e (ii) as dimensões do elemento suscetível à incrustação.

[032] Em um outro aspecto, a invenção apresenta um método para fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação a um objeto para uso na água, sendo que o método compreende a fixação de um sistema de iluminação antibioincrustação compreendendo ao menos uma fonte de luz laser ao objeto, sendo que a ao menos uma fonte de luz laser é configurada para aplicar a dita luz anti-incrustação a um elemento suscetível à incrustação do objeto quando o elemento suscetível à incrustação está em uso, sendo que durante o uso, o dito elemento suscetível à incrustação está pelo menos temporariamente em contato com a água e se move, ao menos parcialmente.

[033] Em ainda outro aspecto, a invenção apresenta também um objeto (por exemplo, selecionado do grupo que consiste em uma embarcação e uma construção (móvel) em água, que, durante o uso, é exposto, ao menos parcialmente, à água), sendo que o objeto compreende um elemento suscetível à incrustação que durante o uso se move, ao menos parcialmente, e é mantido, ao menos temporariamente, em contato com a água, sendo que o objeto compreende adicionalmente o módulo de iluminação conforme aqui definido, sendo o módulo de iluminação configurado para irradiar com a luz anti- incrustação sobre ao menos parte do dito elemento suscetível à incrustação.

[034] O elemento suscetível à incrustação pode ser uma parte de um elemento do objeto. Assim, em algumas modalidades, o objeto é selecionado do grupo que consiste em uma embarcação, um açude, uma represa, um viveiro de peixe, uma eclusa, um tanque para piscicultura marinha, estruturas hidrelétricas e uma boia.

[035] Um sistema para evitar a formação de incrustação sobre um elemento suscetível à incrustação pode compreender uma pluralidade de fontes de luz ou uma combinação de fontes de luz e outros componentes, como expansores ou refletores conforme aqui revelado, para irradiar o elemento suscetível à incrustação de modo a aplicar luz anti-incrustação substancialmente a toda a área do elemento suscetível à incrustação. Consequentemente, o crescimento de micro-organismos sobre o elemento suscetível à incrustação é substancialmente reduzido.

[036] É uma vantagem das soluções aqui fornecidas que os micro-organismos não são eliminados depois de aderirem e criarem raiz no elemento suscetível à incrustação, como é o caso para revestimentos conhecidos de dispersão de veneno, mas sim que o enraizamento de microorganismos no elemento suscetível à incrustação é evitado. É mais eficaz eliminar ativamente os micro-organismos antes ou logo depois de os mesmos entrarem em contato com o elemento suscetível à incrustação, em comparação com um tratamento por luz para remover a incrustação existente em grandes estruturas de micro-organismos. O efeito pode ser similar ao efeito criado pelo uso de nanossuperfícies que são tão lisas, que o micro-organismo não pode se aderir às mesmas.

[037] Devido à baixa quantidade de energia de luz necessária para eliminar o micro-organismo no estágio de enraizamento inicial, o sistema pode ser operado para fornecer continuamente uma luz anti-incrustação ao longo da grande superfície sem exigências extremas de potência.

[038] Algumas vantagens da tecnologia aqui apresentada incluem a manutenção de uma superfície limpa, a redução do custo de um tratamento por corrosão, menor consumo de combustível para embarcações, redução na emissão de CO2, uso reduzido de substâncias tóxicas no meio ambiente etc.

[039] Em um outro aspecto, a invenção apresenta um método para evitar a formação de incrustações sobre um elemento suscetível à incrustação de um objeto para uso na água, sendo que o método compreende as etapas de: - fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação, conforme definido acima, - gerar a luz anti-incrustação com uma fonte de luz laser, - aplicar a dita luz anti-incrustação ao dito elemento suscetível à incrustação durante o uso, enquanto o elemento suscetível à incrustação se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser.

[040] É ainda um outro aspecto da invenção fornecer também um produto de programa de computador que, quando carregado em um processador, é configurado para executar o método aqui apresentado. Em uma modalidade, o produto de programa de computador pode ser armazenado em uma mídia de armazenamento, como um servidor remoto, em um computador. Dessa forma, o processador pode ser compreendido pela fonte de luz laser, ou por um outro elemento compreendido pelo sistema de iluminação antibioincrustação. Entretanto, o processador pode ser também compreendido por um dispositivo externo configurado para controlar o sistema de iluminação antibioincrustação. Tal dispositivo externo pode ser compreendido pelo objeto, mas pode, opcionalmente, ser também configurado remotamente.

[041] O método pode ser executado na dependência de o sinal de um sensor, conforme definido acima. Alternativa ou adicionalmente, o método pode também ser executado na dependência de uma ou mais dentre a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação em relação ao objeto, e um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti-incrustação. Ainda alternativa ou adicionalmente, o método pode também ser executado na dependência de um ou mais dentre (i) a velocidade de rotação do elemento suscetível à incrustação, (ii) o comprimento da luz anti-incrustação projetada sobre o elemento suscetível à incrustação e o eixo de rotação do elemento suscetível à incrustação e (iii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti- incrustação. Assim, o método pode incluir o controle da intensidade da luz anti-incrustação na dependência de um ou mais dentre (a) o sinal de um sensor, (b) a velocidade de rotação do elemento suscetível à incrustação, (c) o comprimento da luz anti-incrustação projetada sobre o elemento suscetível à incrustação e o eixo de rotação do elemento suscetível à incrustação, e (d) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti- incrustação. Dessa forma, o produto de programa de computador pode ser configurado especificamente para executar o método e para controlar a intensidade da luz anti-incrustação na dependência de um ou mais dentre os parâmetros e/ou elementos aqui indicados. Portanto, o sistema de controle, o produto de programa de computador e o método aqui descrito podem ser configurados para controlar a intensidade da luz anti- incrustação como função dos parâmetros e/ou elementos aqui indicados.

[042] Em ainda outro aspecto, a invenção apresenta um método para fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação a um objeto para uso na água, sendo que o método compreende a fixação de ao menos uma fonte de luz laser, conforme definido acima, ao objeto, sendo que a ao menos uma fonte de luz laser configurada para aplicar a dita luz anti-incrustação a um elemento suscetível à incrustação do objeto quando o elemento suscetível à incrustação está em uso, sendo que durante o uso, o dito elemento suscetível à incrustação se move, ao menos parcialmente.

[043] O termo “substancialmente” usado na presente invenção, como em “substancialmente toda a luz” ou em “consiste substancialmente”, será entendido pelo versado na técnica. O termo “substancialmente” pode incluir também modalidades com “totalmente”, “completamente”, “todo” etc. Por esse motivo, em algumas modalidades, o advérbio “substancialmente” pode também ser removido. Onde for aplicável, o termo “substancialmente” pode se referir também a 90% ou mais, como 95% ou mais, especificamente, 99% ou mais, até mesmo especificamente, 99,5% ou mais, inclusive 100%.

[044] Os dispositivos neste documento são, dentre outros, descritos durante a operação. Conforme ficará evidente para o versado na técnica, a invenção não se limita a métodos de operação ou dispositivos em operação.

[045] Deve-se observar que as modalidades mencionadas ilustram a invenção ao invés de limitá-la, e que os versados na técnica serão capazes de projetar muitas modalidades alternativas, sem se afastarem do escopo das reivindicações anexas. Nas reivindicações, quaisquer sinais de referência colocados entre parênteses não devem ser interpretados como limitadores da reivindicação. O uso do verbo “compreender” e suas conjugações não excluem a presença de elementos ou etapas além dos mencionados em uma reivindicação. O termo “que compreende” inclui, também, modalidades em que o termo “que compreende” significa “consiste em”. O termo “e/ou” se refere especificamente a um ou mais dos itens mencionados antes e depois de “e/ou”. Por exemplo, uma frase “item 1 e/ou item 2” e frases similares podem estar relacionadas a um ou mais dentre o item 1 e o item 2. O termo “que compreende” pode, em uma modalidade, referir-se a “que consiste em”, mas em uma outra modalidade pode se referir também a “que contém ao menos as espécies definidas e opcionalmente uma ou mais outras espécies”. O artigo indefinido “um” ou “uma” que precede um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos. Além disso, os termos “frontal” e “posterior” ou “oposto” são usados aqui para descrever faces opostas voltadas para fora de um elemento suscetível à incrustação. Convencionalmente, a face visualizada é considerada a face frontal, mas ela pode ser considerada também a face posterior, dependendo da orientação.

[046] A invenção se aplica, adicionalmente, a um dispositivo que compreende um ou mais dos recursos caracterizadores descritos na descrição e/ou mostrados nos desenhos anexos. A invenção refere-se adicionalmente a um método ou processo que compreende um ou mais dos recursos caracterizantes descritos na descrição e/ou mostrados nos desenhos anexos.

[047] Os vários aspectos discutidos nesta patente podem ser combinados a fim de fornecer vantagens adicionais. Adicionalmente, o versado na técnica compreenderá que é possível combinar modalidades e que também mais de duas modalidades podem ser combinadas. Além disso, alguns dos recursos podem formar a base para uma ou mais aplicações divisionais.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[048] As modalidades da invenção serão, agora, descritas apenas a título de exemplo com referência às figuras esquemáticas anexas, sendo que os símbolos de referência correspondentes indicam partes correspondentes, nos quais:

[049] a Figura 1 é a representação esquemática de uma modalidade da invenção;

[050] a Figura 2 é a representação esquemática de outra modalidade da invenção;

[051] As figuras não estão necessariamente em escala.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[052] Embora a revelação tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição supracitada, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificadoras, e não restritivas; a revelação não se limita às modalidades reveladas. Observa-se, ainda, que os desenhos são esquemáticos, não necessariamente em escala, e que os detalhes que não são necessários para o entendimento da presente invenção podem ter sido omitidos.

[053] A Figura 1 mostra, como uma modalidade básica, uma vista esquemática de um sistema de iluminação antibioincrustação (1) configurado para evitar ou reduzir a formação de bioincrustação sobre um elemento suscetível à incrustação (1201) de um objeto (1200). O elemento suscetível à incrustação (1201) é, durante o uso, ao menos parcialmente móvel e é exposto, ao menos parcialmente, à água. A formação de incrustação sobre o elemento suscetível à incrustação (1201) é evitada ou reduzida mediante a irradiação de uma luz anti-incrustação (211) sobre o dito elemento suscetível à incrustação (1201). O sistema de iluminação anti-incrustação (1) compreende ao menos uma fonte de luz laser (2) configurada para gerar a luz anti-incrustação (211) e para aplicar a dita luz anti-incrustação (211) ao dito elemento suscetível à incrustação (1201) durante o uso, sendo que o sistema (1) é disposto de modo que, durante o uso, o elemento suscetível à incrustação (1201) se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser (2). De acordo com a modalidade ilustrada na Figura 1, o objeto (1200) compreende um elemento suscetível à incrustação (1201) que gira durante o uso, ou seja, é uma hélice. Nessa modalidade, a luz anti-incrustação (211) compreende uma ou mais dentre luz UVA e luz UVC.

[054] Na modalidade da invenção ilustrada na Figura 1, o sistema anti-incrustação (1) compreende um sistema de controle (300). O sistema de controle (300) é configurado para controlar uma intensidade da luz anti- incrustação (211) como função de um dentre (i) a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação (1201) em relação ao objeto (1200) ou (ii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti- incrustação (211), ou alternativamente uma combinação de ambos. Consequentemente, obtém-se uma anti-incrustação mais eficaz.

[055] Na modalidade da invenção ilustrada na Figura 1, o sistema de iluminação antibioincrustação (1) compreende um expansor (4) que expande o feixe de luz anti- incrustação (211) gerado pela fonte de luz laser (2) de modo que a luz anti-incrustação (211) varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação (1201). Em várias modalidades podem ser utilizados expansores (4) diferentes para expandir o feixe de laser, incluindo, mas não se limitando a, um difusor holográfico.

[056] A Figura 2 mostra em uma outra modalidade uma vista esquemática de um sistema de iluminação antibioincrustação (1) que compreende um refletor (5) posicionado de modo a refletir a luz anti-incrustação (211) gerada pela fonte de luz laser (2) em direção ao lado oposto do elemento suscetível à incrustação (1201) ao a dita luz anti-incrustação (211) é aplicada pela fonte de luz laser (2). Nessa modalidade específica, o refletor (5) é posicionado de modo que o refletor (5) tenha um eixo óptico principal em uma direção não paralela à direção da luz anti- incrustação (211) gerada pela fonte de luz laser (2).

[057] Na modalidade da invenção ilustrada na Figura 2, o sistema de iluminação antibioincrustação (1) compreende um mecanismo de movimento (3) que move a fonte de luz laser (2) e o refletor (5) de modo que a luz anti- incrustação (211) varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação (1201). Em modalidades alternativas, o mecanismo de movimento (3) pode mover um dentre a fonte de luz laser (2), o refletor (5) ou o expansor (4), ou uma combinação dos três. Na modalidade ilustrada, o objeto (1200) é uma embarcação marinha e o mecanismo de movimento (3) é o leme do objeto (1200). Em modalidades alternativas, o mecanismo de movimento (3) pode ser uma estrutura móvel existente disponível sobre o objeto (1200), como no caso da presente descrição, ou pode ser um mecanismo específico projetado para esse propósito.

[058] Na modalidade ilustrada na Figura 2, o sistema de iluminação antibioincrustação (1) compreende uma fonte de luz laser adicional (12) posicionada de modo que a primeira fonte de luz laser (2) aplique luz anti-incrustação (211) a um lado frontal do elemento suscetível à incrustação (1201), enquanto a segunda fonte de luz laser (12) aplica luz anti-incrustação (211) a um lado posterior do elemento suscetível à incrustação (1201).

[059] Os conceitos não são restringidos às modalidades descritas acima, que podem ser variadas de várias maneiras abrangidas pelo escopo das reivindicações. Por exemplo, usar luz, em particular, luz UV, como um meio antibioincrustação pode fornecer uma oportunidade interessante em outros campos. A mesma é exclusiva no sentido de que a “proteção” contínua “24 horas por dia e 7 dias por semana” pode ser fornecida ao longo de uma grande área. A aplicação é especialmente interessante para hélices de navios, mas pode também ser usada em piscinas, usinas para tratamento de água etc. Em vez de na água, a bioincrustação pode ocorrer e ser tratada em outros ambientes líquidos como, por exemplo, óleos, salmouras e/ou líquidos em outros ambientes, incluindo a indústria alimentícia. Portanto, a invenção é especificamente explicada em relação à água, como água do mar. Entretanto, a invenção não se limita apenas a tais aplicações. Portanto, nas modalidades, o termo “água” pode ser substituído pelo termo “líquido”. Especificamente, o líquido pode incluir também espécies de bioincrustação e nutrientes para tais espécies de bioincrustação.

[060] Os elementos e aspectos discutidos para ou em relação a uma modalidade específica podem ser adequadamente combinados com elementos e aspectos de outras modalidades, exceto quando explicitamente indicado em contrário.

[061] Portanto, as soluções anti-incrustação que liberam certas substâncias químicas ou biocidas têm atualmente uma participação maior de mercado. Para serem eficazes, esses revestimentos precisam fornecer um ambiente que é hostil para criaturas vivas. Uma desvantagem é que, ao longo do tempo - seja por liberação intencional, ou pela inevitável limpeza da superfície - essas substâncias químicas são liberadas na água. Frequentemente, as substâncias químicas permanecem ativas, causando efeitos adversos sobre o meio ambiente. Uma maneira fundamentalmente diferente de evitar a bioincrustação é usar emissão de luz UV. A luz UV é conhecida por ser eficaz na desativação ou mesmo eliminação de micro-organismos, desde que seja aplicada uma dose suficiente de um comprimento de onda adequado.

Claims (14)

1. OBJETO (1200) PARA USO NA ÁGUA, caracterizado por compreender um elemento suscetível à incrustação (1201) que durante o uso é mantido, ao menos temporariamente, em contato com a água e que durante o uso se move, ao menos parcialmente, sendo que o objeto (1200) compreende adicionalmente um sistema de iluminação antibioincrustação (1), sendo que o sistema de iluminação anti-incrustação (1) compreende ao menos uma fonte de luz laser (2), sendo que a fonte de luz laser (2) é configurada para irradiar com a luz anti-incrustação (211) ao menos parte do dito elemento suscetível à incrustação (1201) quando o elemento suscetível à incrustação (1201) está em uso, sendo que o sistema de iluminação antibioincrustação (1) é disposto de modo que, durante o uso, o elemento suscetível à incrustação (1201) se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser (2).

2. OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um sistema de controle (300) configurado para controlar uma intensidade de luz anti-incrustação (211) como função de uma ou mais dentre (i) a velocidade e/ou a aceleração do elemento suscetível à incrustação (1201) em relação ao objeto (1200) e (ii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti-incrustação (211).

3. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pela luz anti- incrustação (211) compreender uma ou mais dentre luz UVA e luz UVC.

4. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender um expansor (4) que expande o feixe de luz anti-incrustação (211) gerado pela fonte de luz laser (2) de modo que a luz anti-incrustação (211) varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação (1201).

5. OBJETO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo expansor (4) ser um difusor holográfico.

6. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender um refletor (5) posicionado de modo a refletir a luz anti- incrustação (211) gerada pela fonte de luz laser (2) em direção ao lado oposto do elemento suscetível à incrustação (1201) sobre o qual a dita luz anti-incrustação (211) é aplicada pela fonte de luz laser (2).

7. OBJETO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo refletor (5) ser posicionado de modo que o refletor (5) tenha um eixo óptico principal em uma direção não paralela à direção da luz anti-incrustação (211) gerada pela fonte de luz laser (2).

8. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado por compreender um mecanismo de movimento (3) que move qualquer um dentre a fonte de luz laser (2), o expansor (4) ou o refletor (5) de modo que a luz anti-incrustação (211) varra ao menos parte do elemento suscetível à incrustação (1201).

9. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender ao menos duas fontes de luz laser (2, 12) posicionadas de modo que a primeira fonte de luz laser (2) forneça luz anti-incrustação (211) a um lado frontal do elemento suscetível à incrustação (1201), enquanto a segunda fonte de luz laser (12) fornece luz anti-incrustação (211) a um lado posterior do elemento suscetível à incrustação (1201).

10. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo elemento suscetível à incrustação (1201) compreender um ou mais dentre um leme e uma hélice.

11. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo elemento suscetível à incrustação (1201) ser configurado para girar durante o uso.

12. OBJETO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender adicionalmente um sistema de controle (300), sendo que o sistema de controle (300) é configurado para controlar a intensidade da luz anti-incrustação (211) como função de uma ou mais dentre (i) a velocidade de rotação do elemento suscetível à incrustação (1201), (ii) o comprimento da luz anti-incrustação (211) projetada sobre o elemento suscetível à incrustação (1201) e o eixo de rotação do elemento suscetível à incrustação (1201), e (iii) um temporizador para variar ao longo do tempo a intensidade da luz anti- incrustação (211).

13. MÉTODO PARA EVITAR A FORMAÇÃO DE INCRUSTAÇÕES SOBRE UM ELEMENTO SUSCETÍVEL À INCRUSTAÇÃO (1201) de um objeto (1200), para uso na água, caracterizado por compreender: - fornecer um sistema de iluminação antibioincrustação (1) compreendendo pelo menos uma fonte de laser, - gerar a luz anti-incrustação (211) com a fonte de luz laser (2), e - aplicar a dita luz anti-incrustação (211) ao dito elemento suscetível à incrustação (1201) durante o uso enquanto o elemento suscetível à incrustação (1201) está ao menos temporariamente em contato com a água e se move, ao menos parcialmente, em relação à fonte de luz laser (2).

14. MÉTODO PARA FORNECER UM SISTEMA DE ILUMINAÇÃO ANTIBIOINCRUSTAÇÃO (1) A UM OBJETO (1200), para uso na água, caracterizado por compreender a fixação de um sistema de iluminação antibioincrustação (1) compreendendo ao menos uma fonte de luz laser (2) ao objeto (1200), com a ao menos uma fonte de luz laser (2) configurada para aplicar a dita luz anti-incrustação (211) a um elemento suscetível à incrustação (1201) do objeto (1200) quando o elemento suscetível à incrustação (1201) está em uso, sendo que, durante o uso, o dito elemento suscetível à incrustação (1201) está ao menos parcialmente em contato com a água e se move, ao menos parcialmente.