ES2553155B1 - Dispositivo de pulsos ultrasónicos para la eliminación de algas y moluscos de cascos de embarcaciones - Google Patents
Dispositivo de pulsos ultrasónicos para la eliminación de algas y moluscos de cascos de embarcaciones Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo de pulsos ultrasónicos para la eliminación de algas y moluscos de cascos de embarcaciones que comprende un conjunto de elementos conocidos: un generador electrónico de frecuencias y un amplificador de potencia que componen el controlador, y un transductor sumergible diseñado para lograr el acople con la impedancia sonora del agua y así conseguir el máximo rendimiento.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de pulsos ultrasonicos para la elimination de algas y moluscos de cascos de embarcaciones.
SECTOR DE LA TECNICA
El presente invento se encuadra en el sector relacionado con el uso de ondas ultrasonicas para controlar el crecimiento biologico de algas y moluscos.
ESTADO DE LA TECNICA Y PROBLEMAS A SOLUCIONAR
Paul Langevin, un flsico Frances y sus asociados durante la Primera Guerra Mundial desarrollaron el uso de ultrasonidos de alta frecuencia para detectar submarinos enemigos y para cartografla submarina, lo que fue el precursor del sistema (SONAR) Sound Navigation and Ranging, sistema para la detection de objetos bajo el agua. Tras aplicar ultrasonido en cubetas de experimentation se percato del efecto negativo producido en las algas al punto de evitar su crecimiento y proliferation.
En la actualidad existen algunos productos que desde hace poco utilizan el ultrasonido para inhibir el crecimiento de algas y moluscos en diferentes superficies como ser muelles, cascos de embarcaciones o construcciones. Para el caso de las embarcaciones, los mismos se ubican dentro del casco de la misma.
Para que surta efecto, la vibration ultrasonica debe llegar a la superficie a limpiar con potencia suficiente. Por este motivo es muy importante que el camino que recorre la onda desde el generador hasta la superficie a limpiar este compuesto por un material o conjunto de materiales que sean buenos conductores de la misma.
En el caso de los equipos ya existentes que se pegan al casco del barco en su interior, cuentan con que esa transmision camine por el propio casco de la embarcacion hasta rodearla completamente y llegar con suficiente potencia a todo su perlmetro. Esto sucederla si el casco es de acero, ya que es un buen conductor del sonido, pero la mayorla de los barcos son de fibra de vidrio o madera que son malos conductores. Ademas, al acoplar el transductor ultrasonico a la superficie del casco al variar los materiales de su construction y tener distintos tratamientos flsico-qulmicos, existe una diferencia radical en la impedancia sonora de los materiales que afecta muy negativamente a la transmision y que es muy diflcil corregir ya que tendrla que salir de fabrica ya acoplado para cada tipo de material. De hecho este sistema ya ha demostrado su poca eficacia en el mercado actual.
Por otra parte la transmision de la onda ultrasonica debe ser a traves de un medio homogeneo y esto en el caso del casco del barco no se cumple debido a las soldaduras, pliegues y angulos.
Este sistema, ademas presenta otro inconveniente que es tener que mecanizar el casco para su instalacion con lo cual hay que contratar algun tecnico especialista.
Aquellos que se ubican en el agua presentan el inconveniente de verse afectados con el tiempo por la accion del agua y otros elementos presentes en ella ademas de la reduccion en la incidencia y potencia de las ondas ultrasonicas emitidas debido a la diferente constitution del material utilizado como emisor y el elemento (agua) que deben atravesar las ondas para llegar a su objetivo. Es muy importante tener en cuenta los medios a traves de los cuales debera transmitirse la onda ultrasonica ya que la misma se ve directamente influenciada y reducida por las caracterlsticas de resonancia de cada material que debe atravesar y por la amplitud en la diferencia de resonancia existente entre dichos medios (material emisor-agua), ya que a mayor diferencia mayor reduccion en la potencia final del ultrasonido.
Este problema se agrava cuando el emisor esta dentro de una embarcacion ya que ven
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afectado su rendimiento tanto por la ubicacion como por el material y forma del casco reduciendo el campo de incidencia del mismo - cuantos mas pliegues y formas con punta existan peor sera la transmision del ultrasonido a traves de el -. Siendo que ademas se agregan dos nuevos medios a atravesar que son el aire y el material del casco del barco. Este tipo de dispositivo interno solamente es aplicable a embarcaciones con cascos de material rlgido para poder transmitir el ultrasonido a traves de el. Si el casco no es de un material rlgido el ultrasonido no se transmite bien o directamente no se transmite y no llega al agua, y por ende, ni al alga, ni al molusco a quienes va dirigido.
Ademas requieren un trabajo y material extra, y por lo tanto un gasto, dado que deben ser fijados de alguna forma al casco de la embarcacion.
OBJETO DE LA INVENCION
El objeto del presente invento consiste en un DISPOSITIVO DE PULSOS ULTRASONICOS PARA LA ELIMINACION DE ALGAS Y MOLUSCOS DE CASCOS DE EMBARCACIONES que comprende un conjunto de elementos conocidos: un generador electronico de frecuencias y un amplificador de potencia que componen el controlador, y un transductor sumergible disenado para lograr el acople con la impedancia sonora del agua y as! conseguir el maximo rendimiento.
Las paredes exteriores del sensor estan construidas en acero inoxidable 18.8.10, una capa de polietileno y otra capa de silicona colada que remata la superficie radiante de este emisor mejorando la transmision de las ondas ultrasonicas.
Dichos elementos son inmunes a cualquier dano que pudiera producir el agua.
Este transductor esta disenado para emitir con mayor potencia en un patron de ultrasonido que evita la emision axial frontal logrando que la maxima emision se torne a 35° alrededor de su eje, de tal forma que se adapta muy bien para tratar los dos laterales del casco desde su lugar de instalacion en la proa.
Un flotador se utiliza para mantener sumergido unos centlmetros el transductor en el agua. Este conjunto suprime los problemas de conduction del ultrasonido y los acoplamientos de impedancias sonoras.
La cobertura mencionada permite un mayor rendimiento del dispositivo suprimiendo los problemas antes expuestos logrando la mayor eficiencia en la incidencia de los pulsos con el consiguiente menor gasto de energla en la mitigation, destruction e inhibition del crecimiento de las algas y moluscos que se adhieren a la obra viva de las embarcaciones.
Dicha cobertura elimina los problemas tratados porque:
- por ser un material polimerico no se ve afectado por la action del agua ni de los componentes presentes en ella protegiendo el dispositivo emisor y permitiendo su permanencia en el agua por perlodos muy extensos, por lo cual permite su ubicacion en el exterior de las embarcaciones ahorrando tiempo y dinero en mano de obra y materiales para su fijacion dentro de la embarcacion;
- el pollmero actua como intermediario entre el emisor y el agua permitiendo que la perdida de vibration emitida desde su emisor hasta el agua sea solo del 20%, es decir, que emite el 80%, lo que implica un alto rendimiento comparado con los sistemas existentes;
- No requiere mantenimiento lo que implica ahorro de tiempo, materiales y energla;
- su accion incide en una mejora de la navegabilidad, velocidad y maniobrabilidad de las embarcaciones al mantener limpia la superficie del casco, lo que redunda en un ahorro en el mantenimiento del exterior del casco y del combustible;
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- por la potencia lograda de la onda se logra un alcance de hasta 180 metros, todo ello sumado a que:
- el dispositivo se fijara en una posicion y profundidad determinadas simplemente utilizando su flotador y llneas de fijacion (tanzas, cuerdas);
- el dispositivo emite pulsos en diferentes tipos de frecuencia cambiando automaticamente entre ellas, ya que algunas algas y moluscos son mas susceptibles a determinadas frecuencias de onda que a otras;
- No es necesaria la utilization de qulmicos por lo que es totalmente ecologico ya que afecta unicamente a las algas y moluscos a quienes va dirigido.
Teniendo en cuenta que cuando una onda atraviesa una transition de un medio a otro de distinto Indice de refraction y reflexion parte de la onda pasa al nuevo medio y parte es reflejada. Este fenomeno se conoce como ley de Snell. Asl cuando una onda cambia de medio parte se refleja y parte se refracta.
Para reducir la reflexion de una onda al cambiar de medio es necesario adaptar la impedancia. Al decir adaptar la impedancia nos referimos a realizar una transicion suave en terminos flsicos de rigidez y densidad entre un medio "duro", el metal emisor del dispositivo, y un medio "blando", el agua por la cual se transferira la onda ultrasonica. Para lograr esto se realiza una transicion lineal a traves del pollmero, de densidad y rigidez intermedia entre el aluminio y el agua, que reduce la reflexion de la onda acustica reincidente en el emisor.
Las caracterlsticas del pollmero utilizado son las siguientes: es silicona colada al vaclo que presenta una dureza shore A 56 con una contraction lineal menor al 0,1% y una rotura por alargamiento del 250% y con un llmite de temperatura de trabajo correspondiente a 200 C.
Como se ha mencionado, al poder situarse en forma externa, directamente en el agua, hace que no requiera instalacion, lo que conlleva una reduction de los costos de instalacion y facilidad en la ubicacion del mismo. Por ejemplo, para el caso de las embarcaciones, solo se han de anudar dos cabos por proa y listo.
Por ello, a diferencia de los sistemas existentes, no requiere modificaciones ni fijaciones al casco con resina de ningun tipo. Otra option es instalarlo en el atraque para que en cuanto el barco llegue a puerto este inmediatamente bajo la action del ultrasonido. Desde un punto de vista tecnico, que sea externo, hace que el efecto del emisor sea mas eficaz ya que ignora la forma o el material del casco para obtener un resultado optimo.
Al ser mas eficiente es posible emplear fuentes de energla de mayor potencia, garantizando una mayor incidencia en la obra viva del casco medida en la calorimetrla adiabatica en el medio acuatico. La media de eficiencia realizada en testeos comparativos con otros productos marca una diferencia hasta 7 veces mayor, siendo el menos eficiente testado 11.7 veces menos potente y el mas potente 6.5 veces menos potente.
El patron de ultrasonido radiado por el emisor, a diferencia de otros equipos, basa su diseno en evitar la emision axial frontal. La maxima emision del equipo se torna 35° sobre el eje de emision. Al aplicar un patron no axial el sonido se propaga con mayor facilidad sobre los costados del barco permitiendo incidir el ultrasonido sobre las areas de sombra basandose en el principio de Huygens que enuncia; " Todo punto de un frente de onda inicial se considerarla como una fuente de ondas esfericas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden".
La imagen reflejada en la figura 2 es un esquema en el cual S es el punto emisor o frente de onda inicial y S1 y S2 las aberturas (que se transforman en frentes de onda inicial) por las que pasan las ondas observandose como se distribuyen sobre las caras ocultas contrarias al
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emisor. Al lograrse un mayor rendimiento se obtiene tambien como consecuencia una incidencia mas potente de las ondas en las areas de sombra.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
A fin de que quede mejor explicado el objeto de la invencion, ha sido ilustrado con una figura esquematica, en una de sus modalidades de realizacion preferida, la cual asume un caracter de ejemplo demostrativo no limitativo de su alcance, de forma tal que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de todo el conjunto.
La figura 2 esquema de ondas
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
A fin de que el presente invento pueda ser entendido con claridad y facilmente llevado a la realizacion practica en su idea fundamental, se dara, en lo que sigue, una descripcion precisa de una forma preferida de realizacion, haciendo referencia en la misma a los dibujos esquematicos que se acompanan y que forman parte de ella, teniendo en cuenta que en todas las figuras los mismos numeros de referencia indican elementos iguales o correspondientes; el todo con caracter de ejemplo puramente ilustrativo y en ninguna forma limitativo del invento, siendo:
La figura 1 es una vista en perspectiva de todo el conjunto en la que se aprecian el flotador (1) con sus orificios (2 y 3) utilizados para la fijacion mediante cuerdas o cadenas, el vastago de fijacion (4) que une el flotador (1) con el soporte (5) del emisor (6). Dicho emisor (6) se conecta mediante el cable (7) a la central controladora (8).
Es logico suponer que al llevarse este invento a la practica, podran ser introducidas modificaciones en lo que a construction, materiales y forma del mismo se refiere, pero siempre y cuando sin apartarse de los principios fundamentales que se especifican claramente en las clausulas reivindicatorias que siguen a continuation.
Claims (3)
- ES 2 553 155 A1REIVINDICACIONES1. DISPOSITIVO DE PULSOS ULTRASONICOS PARA LA ELIMINACION DE ALGAS Y MOLUSCOS DE CASCOS DE EMBARCACIONES formado por un conjunto de componentes integrado por un flotador, un generador electronico de frecuencias, un amplificador de potencia,5 un controlador electronico, un contenedor y un transductor sumergible caracterizado porque el emisor posee una cobertura polimerica que es silicona colada al vaclo que presenta una dureza shore A 56 con una contraction lineal menor al 0,1% y una rotura por alargamiento del 250% y con un llmite de temperatura de trabajo correspondiente a 200 ° C;
- 2. DISPOSITIVO DE PULSOS ULTRASONICOS PARA LA ELIMINACION DE ALGAS Y 10 MOLUSCOS DE CASCOS DE EMBARCACIONES segun reivindicacion 1 caracterizado porqueel emisor torna la maxima emision a 35° sobre el eje de emision;
- 3. DISPOSITIVO DE PULSOS ULTRASONICOS PARA LA ELIMINACION DE ALGAS Y MOLUSCOS DE CASCOS DE EMBARCACIONES segun reivindicacion 1 caracterizado porque el emisor varla las cadenas de pulsos en distintas frecuencias.15
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