ES2380740B1

ES2380740B1 - Aparato para la toma de muestras de liquido y el procedimiento para su control

Info

Publication number: ES2380740B1
Application number: ES200930092A
Authority: ES
Inventors: Teodor Akinfiev; Roemi Fernandez; Manuel Armada
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2013-05-07
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: ES2380740A1

Abstract

Aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control.#Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto por un cuerpo que está formado por una parte superior (4), una parte inferior (5) y un elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5), un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemática (3), y primeros contenedores (1) de muestras (1) de líquido situados en la parte superior (4) del cuerpo.#El procedimiento para su control se caracteriza porque se coloca el aparato en el líquido y se espera hasta el momento en el que se produzca el contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo y luego se regula la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada para la toma de muestras.

Description

Aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención pertenece al campo de la robótica, y se puede utilizar particularmente para la automatización del proceso de toma de muestras de líquido a profundidades programadas. El objeto de la invención consiste en un aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control, que permite la toma de muestras de forma automática, con gran precisión en la determinación de la profundidad a la que se toman las muestras, así como permite la toma de varias muestras de forma simultánea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el documento de patente SU1613914 se utiliza un contenedor hermético para la recolección de muestras de agua, que se abre y se cierra manualmente con la ayuda de un cable. En esta solución, sólo se puede tomar una muestra por cada inmersión. Además, el proceso de toma de muestras no se realiza de forma automática, ni tampoco se conoce con exactitud la profundidad a la cual se lleva a cabo la recolección de la muestra.

En la patente RU 2119652 se utilizan dos contenedores cilíndricos y herméticos para la toma de muestras de agua, y dos cables, uno de los cuales se encarga de abrir o cerrar simultáneamente las tapas de los dos contenedores, y el otro cable se utiliza para bajar y subir los contendores. En esta solución se pueden tomar dos muestras de agua, pero ambas a la misma profundidad. Además, al igual que en la patente anterior, el proceso de toma de muestras no se realiza de forma automática, ni tampoco se conoce con exactitud la profundidad a la cual se lleva a cabo la recolección de las muestras.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

1. Breve descripción de la invención.

Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto de un cuerpo que contiene al menos un primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido con una válvula controlada (2) y un elemento de transmisión cinemático

(3) unilateral flexible no extensible, y que se caracteriza porque el cuerpo está formado por una parte superior (4), una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5), y el aparato contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) que consta de un primer actuador (7) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3), y el primer actuador (7), el sensor de longitud (8) y la válvula controlada (2) se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10), y los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido están situados en la parte superior (4) del cuerpo, y el volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte superior (4) del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano.

2. Descripción detallada de la invención La presente invención hace referencia a un aparato para realizar la toma de muestras de líquido, por ejemplo, muestras oceanográficas, y al procedimiento para su control. Su diseño permite automatizar el proceso de recolección de muestras de líquido e incrementar notablemente la precisión con la cual puede llevarse a cabo dicha tarea a diversas profundidades programadas.

El aparato está compuesto de un cuerpo que contiene uno o varios primeros contenedores (1) herméticos para las muestras de líquido y un elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible. Cada uno de los primeros contenedores (1) herméticos contiene además, una válvula controlada

(2): que permite la recolección de las muestras de líquido. El cuerpo está formado por una parte superior (4), una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5). El aparato contiene también un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión

(3): que permite la variación de la posición relativa de la parte superior (4) del cuerpo con respecto a la parte inferior (5) del cuerpo. Para tal fin, el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) consta de un primer actuador (7) (por ejemplo, un motor eléctrico o un cilindro hidráulico) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) (un codificador óptico incremental o un sensor de ultrasonidos, por ejemplo). Tanto el primer actuador (7) y el sensor de longitud (8), como la válvula controlada (2) del primer contenedor (1) hermético, se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10). El sistema de control (9) puede encontrarse situado en la parte superior (4) del cuerpo, en la parte inferior (5) del cuerpo, o distribuido en ambas partes (4, 5). Dado que durante el proceso de obtención de muestras la parte inferior (5) del cuerpo permanecerá inmóvil en el fondo y la parte superior (4) del cuerpo será la que varíe su posición, los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido se sitúan en la parte superior (4) del cuerpo, de modo que la recolección pueda realizarse a profundidades programadas. El volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la

parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte superior (4) del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma, se garantiza la flotabilidad positiva de la parte superior (4) del cuerpo junto con el elemento de transmisión cinemático

(3): si F4 > 0. El valor de F4 influirá en la velocidad de ascenso de la parte superior (4) del cuerpo. El volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma se garantiza que el dispositivo tenga flotabilidad negativa, permitiendo que el mismo se sumerja hasta el fondo, siempre y cuando F7 > 0. Inicialmente, el valor de F7 influirá en la velocidad de descenso del aparato. No obstante, también puede utilizarse para proporcionar a la parte superior (4) del cuerpo la aceleración suficiente durante su descenso, para prevenir el movimiento ascendente de la parte inferior (5) del cuerpo. Además, el elemento de transmisión cinemático (3) tiene la longitud suficiente como para que la parte superior (4) del cuerpo pueda salir a la superficie, una vez posicionada la parte inferior (5) del cuerpo en el fondo. Así pues, la solución técnica descrita permite automatizar el proceso de recolección de muestras de líquido e incrementar considerablemente la precisión con la cual puede realizarse dicha tarea a profundidades programadas.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede tener en la zona más baja de la parte inferior (5) del cuerpo un sensor de contacto (11) conectado al sistema de control (9) para detectar el fondo. La utilización de este sensor de contacto (11) es de gran importancia, porque sólo cuando la parte inferior (5) del cuerpo está en contacto con el fondo, se puede realizar el posicionamiento vertical preciso de la parte superior (4) del cuerpo a la profundidad deseada. Este sensor de contacto (11) puede implementarse mediante una bola (36) de material no deformable conectada a una corredera (32), cuyo otro extremo se encuentra conectado a un resorte (33) y a un imán (34). El resorte (33) se encarga tanto de sujetar la corredera (32), como de proporcionar la fuerza suficiente para detectar tan sólo el contacto con el suelo, y filtrar cualquier otro movimiento de la bola (36) ocasionado por otra causa externa, como por ejemplo, la fricción de la bola (36) con el líquido durante el movimiento del aparato. El imán (34), dependiendo de su posición, activará o desactivará un interruptor magnético (35) que está fijado en la parte inferior (5) del cuerpo y conectado al sistema de control (9). Así pues, en el momento en el que la bola

(36) esté en contacto con el fondo, se producirá el deslizamiento de la corredera (32), que acercará al imán (34) al interruptor magnético (35), generando la señal de control correspondiente. Por el contrario, si la bola (36) no se encuentra en contacto con el fondo, el resorte (33) empujará a la corredera (32) hacia el exterior, por lo que el imán (34) estará alejado del interruptor magnético (35), lo que generará un tipo de señal de control diferente a la del caso anterior.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede tener en la zona superior de la parte inferior (5) del cuerpo, o en la zona inferior de la parte superior (4) del cuerpo, un sensor de la tensión (12) del elemento de transmisión cinemático (3) que se encuentre conectado al sistema de control (9). La utilización de este sensor de tensión (12) contribuye a disminuir los errores de posicionamiento de la parte superior (4) del cuerpo en el eje vertical. Este sensor de tensión (12) también puede ser muy útil para ajustar la velocidad de cambio de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3). Así pues, si la velocidad de cambio establecida al aumentar la longitud del elemento de transmisión cinemático (3) es mayor que la velocidad máxima posible en estas condiciones para la parte superior (4) del cuerpo, no habrá tensión en el elemento de transmisión cinemático (3), situación que podrá ser detectada por el sensor de la tensión (12) del elemento de transmisión cinemático (3) y corregida por el sistema de control (9). Este sensor de tensión (12) puede implementarse mediante un rodillo (31) que está en contacto con el elemento de transmisión cinemático (3) y conectado a una corredera (32), cuyo otro extremo se encuentra conectado a un resorte (33) y a un imán (34). El resorte (33) se encarga tanto de sujetar la corredera (32), como de proporcionar la fuerza suficiente para detectar el contacto con el elemento de transmisión cinemático (3). El imán (34), dependiendo de su posición, activará o desactivará un interruptor magnético (35) que está fijado en la parte inferior (5) del cuerpo y conectado al sistema de control (9). El rodillo (31) que está sujeto a la corredera (32) se colocará entre otros dos rodillos (31) que están en contraposición al primero, y que también se encuentran en contacto con el elemento de transmisión cinemático (3). Así pues, mientras el elemento de transmisión cinemático (3) tenga la tensión deseada, el rodillo (31) estará en contacto con el elemento de transmisión cinemático (3), lo que producirá el deslizamiento de la corredera (32), que acercará al imán (34) al interruptor magnético (35), generando la señal de control correspondiente. Por el contrario, si no existe tensión suficiente en el elemento de transmisión cinemático (3), este elemento de transmisión cinemático (3) se deformará, por lo que el resorte (33) empujará hacia fuera el rodillo (31) y alejará al imán (34) del interruptor magnético (35), lo que generará un tipo de señal de control diferente a la anterior.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede tener en la parte inferior

(5): del cuerpo un sensor de ángulo de inclinación (13) conectado al sistema de control (9). La medida obtenida con este sensor de ángulo de inclinación (13) puede emplearse para corregir o compensar el posicionamiento de la parte superior (4) del cuerpo en caso de que la parte inferior (5) del cuerpo esté descansando sobre el fondo con cierta inclinación. Como sensor de ángulo de inclinación (13) se puede utilizar, por ejemplo, un gyro rate o un sensor de dirección de gravedad.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede tener en la parte superior

(4): del cuerpo o en la parte inferior (5) del cuerpo un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control (9). El segundo actuador (15) puede realizarse mediante un pistón o un émbolo conectado a un motor eléctrico. Este segundo contenedor (14) variable con capacidad de variar

su volumen permite modificar la flotabilidad del aparato para la toma de muestras de líquido, de manera que pueda ascender a la superficie o descender al fondo. Básicamente, este segundo contenedor (14) variable, al variar su volumen, modifica el volumen externo del cuerpo del aparato. Cuando se tiene el máximo volumen externo del cuerpo, se cumple la condición F9 > F8, donde F8 es igual al peso de todo el aparato con los contendores para las muestras de líquido (1) llenos, y F9 es igual a F5 más una nueva parte adicional proporcionada por el segundo contenedor (14) variable ajustado a su máxima capacidad.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede contener en la parte superior (4) del cuerpo un sensor de presión externa (16) que se encuentre conectado al sistema de control (9). Este sensor de presión externa (16) se utiliza principalmente para detectar el movimiento de la parte superior (4) del cuerpo; a partir de las medidas registradas se podrá determinar si la parte superior (4) del cuerpo está ascendiendo (si los valores de las medidas de presión registradas decrecen de forma continua) o descendiendo (si los valores de las medidas de presión registradas aumentan de forma continua). Si los valores de las medidas de presión presentan oscilaciones, se podrá afirmar que el cuerpo no se está moviendo, y que las oscilaciones observadas se deben al efecto de las olas marinas. No obstante, este sensor de presión externa (16) también se puede utilizar para calcular la profundidad a la que se encuentra la parte superior (4) del cuerpo.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede contener en la parte superior (4) del cuerpo un sensor de temperatura externa (17) que se encuentre conectado al sistema de control (9). Hay que tener en cuenta que con la variación de la profundidad se produce una variación considerable de la temperatura. Estos cambios de temperatura provocan dilataciones o contracciones en el material que compone el elemento de transmisión cinemática (3), modificando, por tanto, su longitud. Así pues, las mediciones registradas con el sensor de temperatura externa (17) resultan muy útiles para compensar estas variaciones de longitud, incrementando la precisión del mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3).

El elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible puede realizarse en forma de cable (18), y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) puede realizarse en forma de un cilindro con ranuras en espiral (19) conectado cinemáticamente a un motor (20), con un sensor de posición angular (21) (por ejemplo, un codificador óptico incremental) y un sistema de frenado (22) del cable (18). El sistema de frenado

(22): del cable (18) puede realizarse utilizando un electroimán (29) y una pastilla de freno (30) en cada ramal del cable (18). El electroimán (29) es el elemento que se encarga de mover la pastilla de freno (30), de tal forma que libere el cable (18), o active su frenado mediante la fricción producida por el contacto del cable

(18): con la pastilla de freno (30). Si en un ramal del cable (18) está activado el frenado, en el otro estará desactivado, y viceversa. Este sistema de frenado (22) garantiza la tensión en ambos ramales del cable (18), evitando el deslizamiento del cable (18) en el cilindro (19).

El elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible puede realizarse en forma de cadena, (23) y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) puede realizarse en forma de piñón (24) conectado cinemáticamente a un motor (20), con un sensor de posición angular (21) (por ejemplo, un codificador óptico incremental) y un primer sistema limitador (25) de la marcha de la cadena (23). Este primer sistema limitador (25) puede implementarse con una pieza metálica que rodee el piñón

(24): y se encargue de guiar el movimiento de la cadena (23), obstaculizando el salto de la cadena (23) a través de los dientes del piñón (24).

El elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible puede realizarse en forma de correa dentada (26), y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) puede realizarse en forma de polea dentada (27) conectada cinemáticamente a un motor (20), con un sensor de posición angular (21) (por ejemplo, un codificador óptico incremental) y un segundo sistema limitador (28) de la marcha de la correa dentada (26). Este segundo sistema limitador (28) puede implementarse con una pieza metálica que rodee la polea dentada (27) y se encargue de guiar el movimiento de la correa dentada (26), obstaculizando el salto de la correa dentada (26) a través de los dientes de la polea dentada (27).

Descripción del funcionamiento del dispositivo. Inicialmente, se coloca el aparato en el líquido, por ejemplo, en el mar, con el segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen ajustado al mínimo volumen y con los primeros contenedores (1) herméticos para las muestras de líquido vacíos, y se espera hasta el momento en el que se detecta el contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo marino mediante el sensor de contacto (11) y el sistema de control (9). De esta forma se fija la referencia para el posicionamiento relativo de la parte superior (4) del cuerpo. A continuación, se empieza a aumentar la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) mediante el mecanismo de regulación (6) hasta

La

que se alcance una longitud definida previamente. Luego se reduce la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) mediante el mecanismo de regulación (6) hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada para la toma de muestras. Alcanzada la profundidad deseada, se abre la válvula controlada (2) del primer contenedor (1) hermético

para las muestras de líquido durante un tiempo r; determinado previamente, y a continuación se cierra. Los dos últimos pasos mencionados se repiten tantas veces como sea necesario realizar la toma de muestras de líquido a las profundidades correspondientes utilizando primeros contenedores (1) diferentes. Una vez recolectadas todas las muestras requeridas, se aumenta el volumen del segundo contenedor (14) variable por lo menos hasta que desaparezca el contacto entre la parte inferior (5) del cuerpo y el fondo.

El aumento de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se

puede realizar a una velocidad menor que la velocidad �; establecida previamente. De esta forma se garantiza la tensión adecuada en el elemento de transmisión cinemático (3) y se minimizan los errores de posicionamiento de la parte superior (4) del cuerpo.

La reducción de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se

puede realizar a una velocidad menor que la velocidad establecida previamente. De esta forma se evita que la parte inferior (5) del cuerpo pierda contacto con el fondo durante el proceso de reducción de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3).

El proceso de cambio de longitud del elemento de transmisión cinemático (3) puede detenerse si se detecta la pérdida de contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo, y puede reestablecerse una vez recuperado dicho contacto. Así se garantiza que el posicionamiento de la parte superior (4) del cuerpo con respecto a la parte inferior (5) del cuerpo se realice sólo mientras la referencia esté fija, lo que minimiza los errores y aumenta la precisión del posicionamiento de la parte superior (4) del cuerpo a distintas profundidades.

Adicionalmente, es posible establecer un retardo entre dos operaciones, por ejemplo, después de establecer el contacto con el suelo, se puede esperar un tiempo predefinido antes de empezar el proceso de cambio de longitud del elemento de transmisión cinemático (3).

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para la mejor comprensión de cuanto queda escrito en esta memoria, se acompañan unos dibujos en los que, tan sólo a título de ejemplo, se representan casos prácticos de realización del dispositivo.

La figura 1 muestra la configuración del cuerpo del aparato para la toma de muestras de líquido, que está compuesto por una parte superior, una parte inferior y el elemento de transmisión cinemático que conecta dichas partes.

La figura 2 muestra la configuración del cuerpo del aparato para la toma de muestras de líquido, incluyendo el sistema de control y algunos sensores.

La figura 3 muestra la parte superior del cuerpo.

La figura 4 hace referencia a un ejemplo de realización del sensor de contacto.

La figura 5 muestra un ejemplo de realización del sensor de la tensión del elemento de transmisión cinemático.

La figura 6 hace referencia a un ejemplo de realización en el que el elemento de transmisión cinemático unilateral flexible no extensible se realiza en forma de cable, y el mecanismo de regulación de la longitud eficaz del elemento de transmisión se realiza en forma de un cilindro con ranuras en espiral conectado cinemáticamente a un motor, que a su vez se encuentra conectado al sistema de control.

La figura 7 hace referencia a un ejemplo de realización del sistema de frenado del cable.

La figura 8 hace referencia a un ejemplo de realización en el que el elemento de transmisión cinemático unilateral flexible no extensible se realiza en forma de cadena, el mecanismo de regulación de la longitud eficaz del elemento de transmisión se realiza en forma de piñón, y el sistema limitador de la marcha de la cadena se implementa con una pieza metálica que rodea el piñón.

La figura 9 hace referencia a un ejemplo de realización en el que el elemento de transmisión cinemático unilateral flexible no extensible se realiza en forma de correa dentada, el mecanismo de regulación de la longitud eficaz del elemento de transmisión se realiza en forma de polea dentada y el sistema limitador de la marcha de la correa dentada se implementa con una pieza metálica que rodea la polea dentada.

Lista de designaciones

1.: Primer contenedor hermético para las muestras de líquido

2.: Válvula controlada

3.: Elemento de transmisión cinemático unilateral flexible no extensible

4.: Parte superior del cuerpo

5.: Parte inferior del cuerpo

6.: Mecanismo de regulación de la longitud eficaz del elemento de transmisión

7.: Primer actuador del mecanismo de regulación

8.: Sensor de longitud para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión

9.: Sistema de control

10.: Fuente de alimentación

11.: Sensor de contacto

12.: Sensor de la tensión del elemento de transmisión cinemático

13.: Sensor del ángulo de inclinación

14.: Segundo contenedor variable con capacidad para variar su volumen

15.: Segundo actuador del contenedor con capacidad para variar su volumen

16.: Sensor de presión externa

17.: Sensor de temperatura externa

18.: Cable

19.: Cilindro con ranuras en espiral

20.: Motor

21.: Sensor de posición angular

22.: Sistema de frenado del cable

23.: Cadena

24.: Piñón

25.: Primer sistema limitador de la marcha de la cadena

26.: Correa dentada

27.: Polea dentada

28.: Segundo sistema limitador de la marcha de la correa dentada

29.: Electroimán

30.: Pastilla de freno

31.: Rodillo

32.: Corredera

33.: Resorte

34.: Imán

35.: Interruptor magnético

36.: Bola

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La presente invención se ilustra adicionalmente con el siguiente ejemplo, el cual no pretende ser limitativo de su alcance.

Ejemplo 1

El aparato para la toma de muestras de agua marina está compuesto de un cuerpo que contiene dos primeros contenedores (1) herméticos para las muestras (1) y una cadena (23) de 5 m y 2 kg que actúa como elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible. Los primeros contenedores (1) herméticos tienen forma cilíndrica, con 2 cm de diámetro y 10 cm de largo, y cada uno de ellos contiene además, una válvula controlada (2) que mediante su apertura y cierre, permite la recolección de las muestras de agua marina. El cuerpo está formado por una parte superior (4) de 10 kg, una parte inferior (5) de 15 kg y la cadena (23) que conecta dichas partes. El aparato contiene también un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) que permite la variación de la posición relativa de la parte superior (4) del cuerpo con respecto a la parte inferior (5) del cuerpo, y que está realizado en forma de piñón (24) conectado cinemáticamente a un motor eléctrico que cuenta con un codificador óptico incremental para medir el ángulo de giro. El mecanismo de regulación (6) cuenta además con un primer sistema limitador (25) de la marcha de la cadena (23), realizado con una pieza metálica que rodea el piñón (24) y que se encarga de guiar el movimiento de la cadena (23), obstaculizando el salto de la cadena (23) a través de los dientes del piñón (24). Tanto el motor eléctrico y el codificador óptico incremental, como las válvulas controladas (2) de los primeros contenedores (1) herméticos, se encuentran conectados al sistema de control (9) con fuente de alimentación (10). El sistema de control (9) se encuentra situado en la parte superior (4) del cuerpo y está basado en un pc/104-plus, con toda la electrónica necesaria para la adquisición de las señales procedentes de los sensores y para la activación de los motores y los electroimanes. Dado que durante el proceso de obtención de muestras la parte inferior (5) del cuerpo permanecerá inmóvil en el fondo y la parte superior

(4): del cuerpo será la que varíe su posición, los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido se sitúan en la parte superior (4) del cuerpo, de modo que la recolección pueda realizarse a las profundidades programadas de 1.5 m y 3 m medidas desde el fondo marino. El volumen de la parte superior (4) del cuerpo es de 13 litros, de modo que se cumple la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 = 130 N, F2 = 100 N, F3 = 20 N y F4 = 10 N. El volumen de la parte inferior (5) del cuerpo es de 11 litros, de modo que se cumple la condición F5 = F6-F7, donde F5 = 240 N, F6 = 270 N y F7 = 30 N. Además, el aparato para la toma de muestras de líquido tiene en la zona más baja de la parte inferior (5) del cuerpo un sensor de contacto (11) conectado al sistema de control (9) para detectar el fondo, y en la en la parte superior (4) del cuerpo un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen desde 0 hasta 5 litros por medio de un segundo actuador (15) realizado con un pistón y un motor eléctrico que se encuentra conectado al sistema de control (9).

El procedimiento para la toma de muestras marinas se caracteriza porque, inicialmente, se coloca el aparato en el mar, con el segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen ajustado al mínimo volumen y con los primeros contenedores (1) herméticos para las muestras de líquido vacíos, y se espera hasta el momento en el que se detecta el contacto de la parte inferior

(5): del cuerpo con el fondo marino mediante el sensor de contacto (11) y el sistema de control (9). De esta forma se fija la referencia para el posicionamiento relativo de la parte superior (4) del cuerpo. A continuación, se empieza a aumentar la longitud eficaz de la cadena (23) mediante la rotación del piñón (24) a una velocidad de 0.5 m/min. hasta que se alcance una longitud de 3.2 m. Luego se reduce la longitud eficaz de la cadena (23) mediante la rotación del piñón (24) en sentido contrario con una velocidad de 0.5 m/min., y hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada de 3 m para la toma de muestras. Alcanzada la profundidad deseada, se abre la válvula controlada (2) del primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido durante 10 s, y a continuación se cierra. Luego se reduce la longitud eficaz de la cadena (23) mediante la rotación del piñón (24) a una velocidad de 0.5 m/min. hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada de 1.5 m para la toma de muestras. Alcanzada la profundidad mencionada, se abre la válvula controlada (2) del otro primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido durante 10 s, y a continuación se cierra. Una vez recolectadas todas las muestras requeridas, se aumenta el volumen del segundo contenedor (14) variable por lo menos hasta que desaparezca el contacto entre la parte inferior (5) del cuerpo y el fondo.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto de un cuerpo que contiene al menos un primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido con una válvula controlada (2) y un elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible, y que se caracteriza porque el cuerpo está formado por una parte superior (4), una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5), y el aparato contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) que consta de un primer actuador (7) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3), y el primer actuador (7), el sensor de longitud (8) y la válvula controlada (2) se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10), y los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido están situados en la parte superior (4) del cuerpo, y el volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores

(1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano.
2.

Aparato para la toma de muestras de líquido según la reivindicación 1, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene en su parte inferior un sensor de contacto (11) para detectar el fondo, y ese

sensor de contacto (11) se encuentra conectado al sistema de control (9).
3.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 12, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene en la parte superior un sensor de la tensión (12) del elemento de transmisión cinemática (3), y ese sensor de tensión (12) se encuentra conectado al sistema de control (9).
4.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 13, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un sensor de ángulo de inclinación (13), y ese sensor de ángulo de inclinación (13) se encuentra conectado al sistema de control (9).
5.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 14, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control (9).
6.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 14, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control.
7.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 16, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un sensor de presión externa (16) que se encuentra conectado al sistema de control (9).
8.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 17, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un

sensor de temperatura externa (17) que se encuentra conectado al sistema de control (9).
9.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de cable (18), y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) es realizado en forma de un cilindro con ranuras en espiral (19) conectado cinemáticamente al motor (20), con un sensor de posición angular (21) y un sistema de frenado (22) del cable (18).
10.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de cadena (23), y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (6) es realizado en forma de un piñón (24) conectado cinemáticamente al motor (20), con un sensor de posición angular (21) y un primer sistema limitador (25) de la marcha de la cadena

(23) que se encarga de obstaculizar el salto de la cadena (23) a través de los dientes del piñón (24).
11.

Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de correa dentada (26), y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) es realizado en forma de polea dentada

(27) conectada cinemáticamente al motor (20), con un sensor de posición angular (21) y un segundo sistema limitador (28) de la marcha de la correa dentada (26) que obstaculiza el salto de la correa dentada (26) a través de los dientes de la polea dentada (27).
12. Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1 11, que se caracteriza porque − se coloca el aparato en el líquido y se espera hasta el momento en el que se produzca el contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo

− se empieza a aumentar la longitud eficaz del elemento de

La

transmisión cinemático (3) hasta que se alcance una longitud

definida previamente

− se comienza a reducir la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada para la toma de muestras

− se abre la válvula controlada (2) del primer contenedor (1)

hermético para las muestras de líquido durante un tiempo r;determinado previamente y a continuación se cierra

− se repiten los dos puntos anteriores tantas veces como sea necesario realizar la toma de muestras de líquido a las profundidades correspondientes utilizando primeros contenedores

(1) diferentes

− se aumenta el volumen del segundo contenedor (14) variable por lo menos hasta que desaparezca el contacto entre la parte inferior (5) del cuerpo y el fondo.
13.

Procedimiento para el control del aparato según la reivindicación 12, que se caracteriza porque el aumento de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se realiza a una velocidad menor que la

velocidad ; establecida previamente.
14.

Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1213, que se caracteriza porque la reducción de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se realiza a una velocidad menor

que la velocidad establecida previamente.
15.

Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1214, que se caracteriza porque se detiene el proceso de cambio de longitud del elemento de transmisión cinemático (3) si se detecta la pérdida de contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo, y se prosigue con el proceso una vez reestablecido dicho contacto.

FIG. 1

FIG. 2

FIG. 3

9

FIG. 4

FIG. 5

FIG. 6

FIG. 7

FIG. 8

FIG. 9

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 200930092

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 23.04.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01N1/10 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

A A

JP 2007255137 A (NAT AGRICULTURE & FOOD RES ORG ) 04/10/2007, base de datos wpi; an 2007-888575, THOMSON: LONDRES, & resumen y figuras 1-4 EP 0496652 A1 (GEOSTOCK ) 29/07/1992, resumen; figura 4 1 1

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 27.04.2012

Examinador M. P. Pérez Moreno Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200930092

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01N Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930092

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.04.2012

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones 1-15 Reivindicaciones SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones 1-15 Reivindicaciones SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930092

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

JP 2007255137 A (NAT AGRICULTURE & FOOD RES ORG) 04.10.2007

D02

EP 0496652 A1 (GEOSTOCK) 29.07.1992

De todos los documentos recuperados del estado de la técnica se considera que el documento D01 es el más cercano a la solicitud que se analiza.

Este documento describe un dispositivo para el muestreo de agua y un método para dicho muestreo.

Con relación a la reivindicación 1, el documento divulga un dispositivo que comprende un cuerpo, un cable y una unidad de control. El cuerpo tiene un tubo para muestreo, con un extremo por el que entra agua y el otro extremo que comunica con el pequeño deposito de agua vía una primera válvula. También tiene un tubo de ventilación que por un extremo superior comunica con una abertura h1 y por el extremo inferior, comunica con el depósito de agua vía una segunda válvula. El controlador queda en tierra y provoca que las dos válvulas abran y cierren. El aire es sellado en el pequeño depósito y el cuerpo del dispositivo se cuelga y se baja hasta la posición deseada para recoger agua en el depósito, y el electrodo de chequeo es chequeado. A continuación el depósito es sellado y el cuerpo del dispositivo el elevado. El sistema preconizado por el documento D02 para abrir la botella de muestreo es a la vez simple, fiable y fácil de poner en práctica en el fondo del lecho en agujeros de unos pocos centímetro de diámetro y alcanza un profundidad máxima de 300

m. Utiliza una unidad de control preferiblemente neumática, permitiendo el control de la superficie de un orificio lateral de un cilindro de la cabeza con una abertura de un canal dentro de la unidad estacionaria de pistón, comunicando con la botella, que puede ser abierta y cerrada a la profundidad de recogida del agua colectada como muestra, que permanece prácticamente siempre a la presión hidrostática adecuada.

Ambos documentos son ejemplos dispositivos para la recogida de muestras de agua, pero simplemente forman parte del estado de la técnica.

En consecuencia, ninguno de los documentos citados, tomados solos o en combinación, revelan la invención definida en la reivindicación 1 y la solución al problema planteado en esta reivindicación se considera que implica novedad y actividad inventiva,de acuerdo con los artículos 6 y 8 de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes

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