ES2291063B1 - Estacion de muestreo para fluidos. - Google Patents

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Abstract

Estación de muestreo para fluidos, del tipo de las utilizadas principalmente en medios fluviales o marítimos para la realización de medidas o muestreos biológicos, químicos o de otros tipos, caracterizada porque está constituido por una estructura o línea principal, anclada a una unidad flotante, que incorpora concéntricamente y a la profundidad deseada, varios módulos con nivel de inmersión estable, provistos de elementos receptores o sensores específicos para la toma de muestras o medidas a realizar. La invención que se presenta aporta la principal ventaja de permitir la realización de dichas medidas o muestreos simultáneamente a distintas profundidades, pudiendo trabajar tanto en suspensión desde estructuras externas a los mismos o en flotación aislada y autónoma, pudiendo realizar medidas o muestreos durante largos periodos de tiempo.

Description

Estación de muestreo para fluidos.
La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una estación de muestreo para fluidos del tipo de las utilizadas principalmente en medios fluviales o marítimos para la realización de medidas o muestreos biológicos, químicos o de otros tipos, caracterizada porque está constituido por una estructura o línea principal, anclada a una unidad flotante, que incorpora concéntricamente y a la profundidad deseada, varios módulos con nivel de inmersión estable, provistos de elementos receptores o sensores específicos para la toma de muestras o medidas a realizar.
En la actualidad es frecuentemente necesario realizar en medios fluidos medidas o muestreos de diverso tipo, biológicos (estudio de especies animales, creación de colonias de moluscos, estudios de concentraciones de microorganismos, etc...) químicos (densidades, composición, concentración de elementos contaminantes, control y seguimiento de niveles de coloración, control de flujo de restos orgánicos procedentes de depuradoras, etc...), o de otros tipos. Estas operaciones están destinadas principalmente al control y estudio de medios fluviales o marítimos, debido a la creciente necesidad de controlar y proteger estos medios, y en muchos casos se limitan a hacer unas medidas o controles a una determinada profundidad fija, lo cual ciertamente no es demasiado fiable, ya que muchos de los parámetros son variables en función de la profundidad.
Para poder realizar las medidas o muestreos a diferentes profundidades del fluido, obteniendo así un perfil variable en función de la profundidad, tradicionalmente se ha venido realizando una medida secuencial mediante un único elemento de medida o sensor, posicionándolo a diferentes profundidades y realizando las medidas o controles. Este proceso obviamente es muy lento, farragoso e impreciso, ya que las necesarias diferencias de tiempo entra la primera medida y la última ocasionan imprecisiones y discontinuidades en las medidas. Ejemplos de este tipo de técnicas y estaciones de medida las podemos encontrar descritas en la Patente española ES 2.011.328 (número de publicación correspondiente al número de solicitud P8801069) "Muestreador sumergible de materia orgánica disuelta y particulada en medios acuáticos" que puede trabajar a cualquier profundidad pero solo mide a una profundidad, utilizando un enrollador de sirga para el posicionamiento a diferentes profundidades.
Como una alternativa mejorada a estas estaciones de muestreo es frecuente utilizar una multitud de elementos sensores o de muestreo, posicionados cada uno unitariamente a diferente profundidad, pero ello origina una tremenda ocupación espacial del fluido, además del tremendo esfuerzo de colocación, recogida y control que ello implica, lo cual hace que sea tremendamente costoso, aparte de que la distancia entre las estaciones de medida origina una dispersión de los datos obtenidos.
Se han intentado desarrollar equipos como el descrito en la Patente española ES 2.003.089 (número de publicación correspondiente al número de solicitud P8601482 "Dispositivo de muestreo para el análisis de líquidos y método correspondiente", pero presenta el inconveniente de estar pensado únicamente para establecer la concentración y el perfil de concentración de contaminantes y constituyentes de un liquido, siendo únicamente capaces de utilizar celdas de diálisis cerrada con membranas de diálisis, lo cual los hace incapaces para otro tipo de medida, además de que al estar constituido por elementos empalmados entre si sin línea de guiado es únicamente aplicable como dispositivo de medida estático anclado a un elemento fijo.
Para solventar la problemática existente en la actualidad en cuanto al problema de los muestreos y medidas en función de la profundidad se ha ideado la estación de muestreo para fluidos objeto de la presente invención, la cual conforma a través de sus componentes, un equipo para toma de muestras en fluidos, bien en suspensión desde estructuras externas a los mismos o en flotación aislada y autónoma cuando así convenga.
La estación de muestreo para fluidos está constituido por una estructura o línea principal, anclada a una unidad flotante, que incorpora concéntricamente y a la profundidad deseada, varios módulos con nivel de inmersión estable, regulado mediante anclaje a la unidad flotante. Cada uno de estos módulos están provistos de una pluralidad de elementos receptores o sensores específicos para la toma de muestras o medidas a realizar. La estación de muestreo consta de un elemento flotante o estructura de soporte, flotando en la superficie del fluido, que lleva unido el extremo superior de la línea principal, estando su extremo inferior normalmente unido a los oportunos lastres depositados en el fondo. De forma concéntrica a esta línea principal se encuentran una pluralidad de módulos con nivel de inmersión estable, conectados entre sí por medio de varias líneas secundarias de unión, que se encargan de unir cada módulo con el siguiente, además de unir la unidad flotante con el primer módulo.
Los módulos pueden ser de dos tipos "a" y "b", denominándose tipo "a" a los módulos intermedios, de estructura ligera, y tipo "b" al módulo terminal inferior, con una estructura más pesada y que sirve de lastre al resto de los módulos, manteniéndolos en su posición y profundidad fijada.
Todos los módulos están provistos de una pluralidad de elementos receptores o sensores específicos para la toma de muestras o medidas a realizar, pudiendo ser de cualquier tipo, tanto elementos receptores de material plástico, cerámico, metal, con forma geométrica, volumen, superficie y número variable según se precise para la optimización de la toma de muestras a analizar, mediante fijación a estos dispositivos hospedantes, de los distintos elementos naturales o artificiales que incluya el medio fluido objeto de estudio, como sensores para la medida de elementos químicos, reactivos, contaminantes, etc...
En caso de que los sensores utilizados sean de tipo electrónico, está previsto que las líneas secundarias de unión, además de unir mecánicamente cada módulo con el siguiente, realicen la transmisión y conexión eléctrica de las oportunas señales tanto de medida como de alimentación eléctrica entre los distintos módulos, y entre el primer módulo y la unidad flotante, que en estos casos está asimismo previsto que pueda llevar una unidad electrónica opcional de proceso y transmisión de los datos y medidas, con alimentación autónoma a baterías o placas solares.
Tal y como acabamos de ver, los componentes constitutivos y característicos de la estación de muestreo para fluidos son los siguientes:
UNIDAD FLOTANTE - Constituida por materiales con índice de flotabilidad suficiente en el fluido donde se instalen, como por ejemplo material plástico, madera, corchos, fibras, espumas, hinchables, etc..., o bien elementos huecos, como por ejemplo boyas o similares, con forma y tamaño adaptados a los fines requeridos, estando dotada por su parte inferior por el oportuno enganche para las líneas.
LÍNEA PRINCIPAL - Sirve de guía al conjunto de los módulos que forman parte de la estación, manteniéndolos en la misma vertical. Está sujeta por su extremo superior con la unidad flotante o con la estructura de soporte de la estación y por el extremo inferior, en su caso, por los oportunos lastres. Está constituida por una cadena, sirga, varilla o cabo de materiales diversos (Nylon, fibras artificiales o naturales, plástico, etc.), compatibles, perdurables y resistentes al medio fluido prospectado, su profundidad, tiempo de uso y carga a soportar.
LÍNEAS SECUNDARIAS - Se encargan de unir cada módulo con el siguiente, además de unir la unidad flotante con el primer módulo. Están constituidas por cadena, varilla, sirga, cabo o línea de materiales diversos articulados, flexibles, rígidos o semirígidos (Nylon, fibras artificiales o naturales, plástico, metal, etc.) forrados cuando se precise para evitar su enrollamiento sobre la línea principal, de tubo de material semirígido, compatibles, perdurables y resistentes todos ellos, al medio fluido prospectado, su profundidad, tiempo de uso y carga a soportar. Estas líneas secundarias permiten la rápida extracción de los módulos para mantenimiento, estudio, medida o recogida de muestras, sin necesidad de extraer toda la estación de muestreo, ya que la línea principal sigue anclada en su sitio, deslizándose los módulos por su exterior. En caso de utilizar sensores electrónicos, incorporarán además un conductor eléctrico multipolar para la conexión eléctrica entre los módulos.
MÓDULO "tipo a" - Constituido por un elemento hueco, de longitud sensiblemente superior a su sección, con forma preferentemente cilíndrica y de tamaño y material adaptado al medio y tipo de trabajo encomendado, sobre el que se instalan de forma rápida y fiable para su recambio y estudio, utilizando cualquiera de los métodos de fijación comúnmente conocidos, como bridas, tornillos, etc..., los elementos receptores, catalizadores, de medición de temperatura, PH, conductividad, índices lumínicos, sobre niveles de uno varios componentes químicos, metales pesados, y todo tipo de valores que interese conocer a distintas profundidades en el punto seleccionado.
MÓDULO "tipo b" - Constituido por un módulo "tipo a" al que se incorpora por su interior y concéntricamente un tubo, o bien alternativamente por un módulo similar al "tipo a" pero de mayor espesor o constituido por materiales más pesados, de tal forma que con su característica de aumento de peso respecto al resto de los módulos, ejerce como lastre de todo el conjunto de líneas secundarias y módulos de la estación de muestreo.
El número de módulos que se disponga en la estación de muestreo se adapta a las características técnicas de la prospección, aumentando o disminuyendo proporcionalmente a la línea principal según las necesidades, terminando siempre el conjunto con un módulo "tipo b" como lastre.
La separación entre módulos así como su profundidad se adapta igualmente a los requerimientos técnicos mediante la adaptación de las medidas de las líneas secundarias de empalme.
LASTRE - Está sujeto al extremo inferior de la línea principal para su fijación al fondo y está constituido por un sistema de anclaje que con su carga o fijación de fondo y su consistencia garanticen la estabilidad de la estación de muestreo en la localización marcada, como puede se por ejemplo por un elemento metálicos, forjados de hormigón, piedra, etc...
ACCESORIOS - Como medios de fijación entre los elementos integrantes de la estación de muestreo se utilizarán cualesquiera de los sistemas comúnmente conocidos que se adapten, tal y como grilletes metálicos, grilletes doble giratorios, bridas de nylon, bridas galvanizadas y vulcanizadas, etc...
La estación de muestreo puede utilizarse tanto de manera autónoma (con su propia unidad flotante) como dependiente de otra estructura (por ejemplo una barcaza o plataforma flotante preexistente, sustituyendo en este caso la unidad flotante por dicha estructura a la que se fija las líneas principal y secundaria). Asimismo esta estación de muestreo puede utilizarse de manera fija (con el lastre o anclaje fijado al fondo) o móvil (con un lastre mínimo que no llegue al fondo y sea soportado por la unidad flotante), permitiendo en este último caso el desplazamiento de la estación de muestreo con la corriente.
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Esta estación de muestreo para fluidos que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que permite la realización de dichas medidas o muestreos simultáneamente a distintas profundidades, adaptándose fácilmente a cualquier necesidad de profundidad, sin más que adaptar el número de módulos necesarios.
Otra ventaja de la presente invención es que, dado que la estación de muestreo es flotante, sigue las variaciones de nivel del medio, por lo cual se adapta automáticamente, consiguiendo que las distintas profundidades sean siempre correctas y relativas al nivel superior del fluido.
Es importante resaltar la gran ventaja que produce el hecho de que los módulos sean coaxiales con la línea principal unido a la utilización de dos líneas separadas, una principal y otras secundarias, evita que se produzcan enredamientos en las líneas.
Otra innegable ventaja es que puede trabajar tanto en suspensión desde estructuras externas a los mismos o en flotación aislada y autónoma.
Hay que destacar también el hecho que es puede realizar medidas o muestreos durante largos periodos de tiempo.
Otra importante ventaja es que, a pesar de estar destinadas principalmente al control y estudio de medios fluviales o marítimos, pero también pueden aplicarse a cualquier otro entorno de aplicación, como depósitos de fluidos, crudos, lagunas, pozos, etc...
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de una estación de muestreo para fluidos.
En dicho plano la figura -1- muestra un ejemplo de realización fija en el fondo con lastre, unidad flotante y tres módulos (dos de tipo a y uno de tipo b).
La figura -2- muestra el subconjunto formado por la línea principal, la unidad flotante y el lastre.
La figura -3- muestra un ejemplo constructivo de modulo tipo "a" (modulo intermedio).
La figura -4- muestra un ejemplo constructivo de modulo tipo "b" (modulo terminal).
La estación de muestreo para fluidos objeto de la presente invención, esta formado básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, por una unidad flotante (1) o estructura de soporte, situado en la superficie (2) del fluido (3), que lleva unido el extremo superior de la línea principal (4), estando su extremo inferior normalmente unido a los oportunos lastres (5) depositados en el fondo (6). De forma concéntrica a esta línea principal (4) se encuentran una pluralidad de módulos (7,8) con nivel de inmersión estable, conectados entre sí por medio de varias líneas secundarias (9) de unión, que se encargan de unir cada módulo (7,8) con el siguiente módulo (7,8), además de unir la unidad flotante (1) con el primer módulo (7).
Los módulos (7,8) pueden ser de dos tipos "a" (7) y "b" (8), denominándose tipo "a" a los módulos intermedios (7), de estructura ligera, y tipo "b" al módulo terminal inferior (8), con una estructura más pesada y que sirve de lastre al resto de los módulos (7), manteniéndolos en su posición y profundidad fijada.
Todos los módulos (7,8) están provistos de una pluralidad de elementos receptores o sensores específicos (10) para la toma de muestras o medidas a realizar, fijados a dichos módulos (7,8) utilizando cualquiera de los métodos de fijación (11) comúnmente conocidos.
En caso de que los receptores o sensores específicos (10) utilizados sean de tipo electrónico, está previsto que las líneas secundarias (9) de unión, además de unir mecánicamente cada módulo (7,8) con el siguiente, realicen la transmisión y conexión eléctrica de las oportunas señales tanto de medida como de alimentación eléctrica entre los distintos módulos (7,8), y entre el primer módulo (7) y la unidad flotante (1), que en estos casos está asimismo previsto que pueda llevar una unidad electrónica (12) opcional de proceso y transmisión de los datos y medidas, con alimentación autónoma a baterías o placas solares.
Tal y como acabamos de ver, los componentes constitutivos y característicos de la estación de muestreo para fluidos son los siguientes:
UNIDAD FLOTANTE (1) - Constituida por materiales con índice de flotabilidad suficiente en el fluido (3) donde se instalen, o bien elementos huecos, como por ejemplo boyas o similares, con forma y tamaño adaptados a los fines requeridos, estando dotada por su parte inferior por el oportuno enganche (13) para las líneas (4,9).
LÍNEA PRINCIPAL (4) - Sirve de guía al conjunto de los módulos (7,8) que forman parte de la estación, manteniéndolos en la misma vertical. Está sujeta por su extremo superior con la unidad flotante (1) y por el extremo inferior, en su caso, por los oportunos lastres (5).
LÍNEAS SECUNDARIAS (9) - Se encargan de unir cada módulo (7,8) con el siguiente, además de unir la unidad flotante (1) con el primer módulo (7). En caso de utilizar sensores (10) electrónicos, incorporarán además un conductor eléctrico multipolar para la conexión eléctrica entre los módulos (7,8).
MÓDULO "tipo a" (7) - Constituido por un elemento hueco (15), de longitud sensiblemente superior a su sección, con forma preferentemente cilíndrica y de tamaño y material adaptado al medio y tipo de trabajo encomendado, sobre el que se instalan de forma rápida y fiable para su recambio y estudio, utilizando cualquiera de los métodos de fijación (11) comúnmente conocidos, preferentemente bridas o tornillos, receptores o sensores específicos (10).
MÓDULO "tipo b" (8) - Constituido por un módulo "tipo a" (7) al que se incorpora por su interior y concéntricamente un tubo, o bien alternativamente por un módulo similar al "tipo a" (7) pero con un elemento hueco (16) de mayor espesor o constituido por materiales más pesados, de tal forma que con su característica de aumento de peso respecto al resto de los módulos (7), ejerce una funcion de lastre de todo el conjunto de líneas secundarias (9) y módulos (7) de la estación de muestreo.
Es característico de la invención que el número de módulos (7,8) que se disponga en la estación de muestreo se adapta a las características técnicas de la prospección, aumentando o disminuyendo proporcionalmente a la línea principal (4) según las necesidades, terminando siempre el conjunto con un módulo "tipo b" (8) como lastre. Asimismo es característico que la separación entre módulos (7,8) así como su profundidad se adapta igualmente a los requerimientos técnicos mediante la adaptación de las medidas de las líneas secundarias (9) de empalme.
LASTRE (5) - Está sujeto al extremo inferior de la línea principal (4) mediante el oportuno enganche (14) para su fijación al fondo (6).
Destacar asimismo el funcionamiento característico que propician las líneas secundarias (9), ya que permiten la rápida extracción de los módulos (7,8) para mantenimiento, estudio, medida o recogida de muestras, sin necesidad de extraer toda la estación de muestreo, ya que la línea principal (4) sigue anclada y posicionada en su sitio, deslizándose los módulos (7,8) por el exterior de la línea principal (4).
Se omite voluntariamente hacer una descripción detallada del resto de particularidades del sistema que se presenta o de los elementos componentes que lo integran, pues estimamos por nuestra parte que el resto de dichas particularidades no son objeto de reivindicación alguna.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, así como una forma de llevarlo a la práctica, solo nos queda por añadir que su descripción no es limitativa, pudiéndose efectuar algunas variaciones, tanto en materiales como en formas o tamaños, siempre y cuando dichas variaciones no alteren la esencialidad de las características que se reivindican a continuación.

Claims (9)

1. Estación de muestreo para fluidos del tipo de las utilizadas principalmente en medios fluviales o marítimos para la realización de medidas o muestreos biológicos, químicos o de otros tipos, caracterizada porque está constituido por una unidad flotante (1) o estructura de soporte, situado en la superficie (2) del fluido (3), que lleva unido por su parte inferior el extremo superior de una línea principal (4), estando su extremo inferior normalmente unido a un lastre (5) depositados en el fondo (6), llevando la línea principal (4) de forma concéntrica una pluralidad de módulos (7,8) con nivel de inmersión estable, conectados entre sí por medio de varias líneas secundarias (9) de unión, que se encargan de unir cada módulo (7,8) con el siguiente módulo (7,8), además de unir la unidad flotante (1) con el primer módulo (7), y estando provistos todos los módulos (7,8) de una pluralidad de elementos receptores o sensores específicos (10) para la toma de muestras o medidas a realizar, fijados a dichos módulos (7,8) utilizando cualquiera de los métodos de fijación (11) comúnmente conocidos.
2. Estación de muestreo para fluidos, según la anterior reivindicación, caracterizada porque los módulos (7,8) pueden ser de dos tipos "a" (7) y "b" (8), denominándose tipo "a" a los módulos intermedios (7), de estructura ligera, y tipo "b" al módulo terminal inferior (8), con una estructura más pesada y que sirve de lastre al resto de los módulos (7), manteniéndolos en su posición y profundidad fijada.
3. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en caso de que los receptores o sensores específicos (10) utilizados sean de tipo electrónico, está previsto que las líneas secundarias (9) de unión, además de unir mecánicamente cada módulo (7,8) con el siguiente, realicen la transmisión y conexión eléctrica de las oportunas señales tanto de medida como de alimentación eléctrica entre los distintos módulos (7,8), y entre el primer módulo (7) y la unidad flotante (1), que en estos casos está asimismo previsto que pueda llevar una unidad electrónica (12) opcional de proceso y transmisión de los datos y medidas, con alimentación autónoma a baterías o placas solares.
4. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la unidad flotante (1) está constituida por materiales cuya densidad total sea sensiblemente menor que la del fluido (3) donde se instalen, permitiendo su perfecta flotación, o bien elementos huecos, como por ejemplo boyas o similares, con forma y tamaño adaptados a los fines requeridos, estando dotada por su parte inferior por el oportuno enganche (13) para las líneas (4,9).
5. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque los módulos de "tipo a" (7) están constituidos por un elemento hueco (15), de longitud sensiblemente superior a su sección, con forma preferentemente cilíndrica, sobre el que se instalan los receptores o sensores específicos (10) de forma rápida y fiable para su recambio y estudio, utilizando cualquiera de los métodos de fijación (11) comúnmente conocidos, preferentemente bridas o tornillos.
6. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque los módulos de "tipo b" (7) están constituidos por un módulo "tipo a" (7) al que se incorpora por su interior y concéntricamente un tubo, o bien alternativamente por un módulo similar al "tipo a" (7) pero con un elemento hueco (16) de mayor espesor o constituido por materiales más pesados, de tal forma que con su característica de aumento de peso respecto al resto de los módulos (7), ejerce una función de lastre de todo el conjunto de líneas secundarias (9) y módulos (7) de la estación de muestreo.
7. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el número de módulos (7,8) que se disponga en la estación de muestreo se adapta a las características técnicas de la prospección, aumentando o disminuyendo proporcionalmente a la línea principal (4) según las necesidades, terminando siempre el conjunto con un módulo "tipo b" (8) como lastre.
8. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la separación entre módulos (7,8) así como su profundidad se adapta igualmente a los requerimientos técnicos mediante la adaptación de las medidas de las líneas secundarias (9) de empalme.
9. Estación de muestreo para fluidos, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque las líneas secundarias (9) permiten la rápida extracción de los módulos (7,8) para mantenimiento, estudio, medida o recogida de muestras, sin necesidad de extraer toda la estación de muestreo, ya que la línea principal (4) sigue anclada y posicionada en su sitio, deslizándose los módulos (7,8) por el exterior de la línea principal (4).
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