ES2842502T3 - Cubierta de superficie que retiene gas, disposición y uso - Google Patents
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Abstract
Uso de una capa que retiene gas (10), que está dispuesta en un cuerpo (2) sumergible en un líquido o humectable con un líquido, y que está en contacto con el líquido con un lado orientado al líquido (10a) en el caso de inmersión/humectación del cuerpo (2) con el líquido (4), siendo el cuerpo (2) una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua, o una pared interna de un recipiente de líquido o una línea de líquido, presentando la capa que retiene gas (10) huecos (30) y/o elementos salientes (26, 27) en el lado orientado al líquido (10a), siendo hidrófobas las superficies de los huecos (30) al menos por zonas, y siendo esencialmente hidrófoba la superficie de los elementos salientes (26, 27), separando una capa de gas (5) con un grosor de 10 nm a 10 mm, que se retiene en la zona sumergida/humectada de la capa que contiene gas (10), el líquido (4) y la zona sumergida/humectada del cuerpo (2) entre sí al menos por zonas, siendo el líquido (4) un disolvente polar, y estando subdividida la capa (10) que retiene gas en una variedad de zonas parciales (44) a través de paredes de separación impermeables al fluido (42), y presentando las paredes de separación (42) configuración hidrófila al menos por zonas.
Description
DESCRIPCIÓN
Cubierta de superficie que retiene gas, disposición y uso
La invención se refiere al uso de una cubierta de superficie que retiene gas para un cuerpo que se puede poner en contacto con un líquido.
En la naturaleza son conocidas superficies de plantas que son poco humectables por el agua en el caso de inmersión en agua, de modo que en la estructura de la superficie se mantiene aire, así que las partes de las plantas o del animal sumergidas no se humectan por el agua. Estas superficies se encuentran, entre otros, en helechos flotantes (por ejemplo Salvinia molesta) o en insectos de agua (por ejemplo Notonecta glauca). Con ayuda del aire retenido en la superficie, con grosores de capa de aproximadamente 1 pm hasta aproximadamente 1 mm, los helechos flotantes, por ejemplo, pueden aumentar su flotabilidad, y los insectos de agua pueden utilizar la reserva de aire tomada concomitantemente bajo el agua para la respiración.
No obstante, el aire se escapa mediante desprendimiento de burbujas de gas y mediante disolución del aire en el líquido circundante a partir de la capa de aire retenida en la superficie de las plantas o del animal en el agua circundante, de modo que la capa de aire se reduce con el tiempo. No obstante, ya que el tiempo de inmersión de un insecto de agua y de una hoja de helecho flotante vital es más corto que el tiempo que se requiere para el consumo de la capa de aire, la disolución de gases de la capa de aire en el agua circundante no es problemática. El documento EP 0616940 A1 da a conocer un procedimiento para la generación de una capa de aire a través de una superficie sumergida de una estructura que presenta una zona sumergida en un líquido, que comprende los pasos de cubierta de la superficie sumergida de una estructura que presenta una zona sumergida en un líquido, con un revestimiento que presenta depresiones y resaltos finos en su superficie, y al menos los vértices de los resaltos están formados por un material que repele líquidos; y de alimentación de aire en la superficie de revestimiento para formar una capa de aire entre la superficie de revestimiento y agua. El documento WO 03/037702 A1 da a conocer un revestimiento superhidrófobo, que se usa como sustrato para un agente lubricante gaseoso de muy baja viscosidad, que reduce la fricción de líquido. El documento US 2010/236466 A1 da a conocer un dispositivo y un procedimiento para la reducción de la resistencia al flujo de un barco bajo uso de burbujas de aire.
No obstante, para aplicaciones técnicas se plantea la tarea de separar de manera duradera la superficie de un cuerpo sumergido del líquido circundante por medio de una capa de aire.
Esta tarea se soluciona mediante los objetos de las reivindicaciones independientes. Son objeto de las reivindicaciones dependientes formas de realización preferentes.
Uso según un aspecto
Un aspecto se refiere al uso de una capa que retiene gas, que está dispuesta en un cuerpo sumergible en un líquido o humectable con un líquido, y que está en contacto con el líquido con un lado orientado al líquido en el caso de inmersión/humectación del cuerpo con el líquido, siendo el cuerpo una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua, o una pared interna de un recipiente de líquido o una línea de líquido, presentando la capa que retiene gas huecos y/o elementos salientes en el lado orientado al líquido, siendo hidrófobas las superficies de los huecos al menos por zonas, y siendo esencialmente hidrófoba la superficie de los elementos salientes, separando una capa de gas con un grosor de 10 nm a 10 mm, que se retiene en la zona sumergida/humectada de la capa que contiene gas, el líquido y la zona sumergida/humectada del cuerpo entre sí al menos por zonas, siendo el líquido un disolvente polar, y estando subdividida la capa que retiene gas en una variedad de zonas parciales a través de paredes de separación impermeables al fluido, y presentando las paredes de separación configuración hidrófila al menos por zonas.
Ventajosamente, por medio de la capa que retiene gas es posible mantener en el cuerpo un volumen de gas esencialmente constante durante un tiempo predefinido, en especial arbitrario, de modo que el cuerpo se puede separar del líquido que rodea al cuerpo mediante la capa que retiene gas, o bien el gas retenido con ella. En especial, el cuerpo se puede proteger ventajosamente de líquidos corrosivos de este modo. De modo más ventajoso, la resistencia al flujo del cuerpo se puede reducir en el caso de un movimiento relativo entre cuerpo y líquido.
En el sentido de la solicitud, el cuerpo puede ser cualquier cuerpo sólido que sea sumergible en un líquido al menos por zonas, como una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua o una pared interna de un recipiente de líquido o una línea de líquido. En otras palabras, en el caso de inmersión en el líquido, el cuerpo no es soluble en este y no se destruye debido a la presión de líquido operante. En este caso, la presión de líquido puede actuar por una parte desde fuera en el sentido del centro de gravedad del cuerpo si el cuerpo se sumerge en el líquido, y por otra parte desde dentro si el líquido llena una cavidad del cuerpo. Cuerpos ejemplares en el sentido de esta solicitud son barcos, boyas, pontones, tuberías, oleoductos, cables submarinos, plataformas de extracción de petróleo, plataformas de extracción de gas, cimientos y partes expuestas al agua de instalaciones en alta mar (en especial parques eólicos para la generación de electricidad), construcciones submarinas,
instalaciones submarinas, técnica de medición expuesta a líquido, construcciones en la costa, recipientes y tuberías para líquidos o partes de estas. De modo preferente, el cuerpo comprende una pared esencialmente rígida, sobre la que actúa la presión de líquido. De modo especialmente preferente, la pared del cuerpo presenta configuración recuperable, en especial deformable elásticamente.
El líquido que puede rodear al cuerpo al menos por zonas, o que puede llenar el cuerpo al menos por zonas, es especialmente agua (tanto agua dulce como también agua de mar), o una disolución acuosa, pero el líquido también puede comprender alcoholes y disolventes polares.
La capa que retiene gas se puede utilizar para cubrir completa o parcialmente, o bien formar un área, o bien una superficie del cuerpo. En este caso, la capa que retiene gas se puede fijar al cuerpo de manera soluble o insoluble. La cubierta de superficie se puede configurar preferentemente como un revestimiento del cuerpo. Tras la sujeción de la capa que retiene gas al cuerpo, la capa que retiene gas puede formar la superficie del cuerpo al menos por zonas, o bien considerarse una parte del cuerpo. En especial, la capa que retiene gas se coloca en el cuerpo de modo que el líquido no puede pasar entre la capa que retiene gas y el cuerpo.
La capa que retiene gas al menos parcialmente presenta un lado orientado al líquido y un lado orientado el cuerpo. La capa que retiene gas está configurada de modo que, en el caso de uso operativo del cuerpo, un gas de la capa que retiene gas se mantiene en contacto con la capa que retiene gas, distanciándose el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas al menos parcialmente, de modo preferente por completo, a través del gas de la superficie de contacto, o bien la interfase entre el gas retenido y el líquido (interfase líquido-gas). El gas que se retiene mediante la capa que retiene gas no es parte de la capa que retiene gas, o bien del cuerpo, en el sentido de la solicitud, sino parte de una capa que contiene gas, que comprende la capa que retiene gas y el gas retenido en esta. En otras palabras, este gas retenido se fija mediante la capa que retiene gas, de modo que no asciende ventajosamente a la superficie del líquido o se arrastra concomitantemente por una corriente de líquido.
La capa que retiene gas puede presentar una base, o bien un estrato base, que puede presentar preferentemente elementos estructurales como resaltos, elementos salientes y/o huecos, que están diseñados en especial para retener el gas, y que presentan preferentemente configuración unitaria con la base. La base puede estar configurada en forma de red o como capa cerrada.
Por consiguiente, la capa que retiene gas presenta también una superficie de contacto entre el gas contenido en la capa que retiene gas y un material sólido. El lado orientado al líquido, o bien el lado orientado al gas, de la capa que retiene gas presenta preferentemente configuración hidrófoba, o bien puede estar recubierto con un material hidrófobo. En el sentido de esta solicitud, el concepto “hidrófobo” tiene un significado equivalente a “repelente de líquido” o “liquidófobo”. El concepto “hidrófobo” implica que, en el caso del líquido, se trata de agua o una disolución acuosa, o en general de un disolvente polar.
A través del ángulo de contacto de una gota de líquido sobre una superficie del material se puede determinar si una superficie, o bien un material, es repelente de líquido. El tamaño del ángulo de contacto entre líquido y material sólido depende en este caso de la interacción entre el líquido y el material sólido en la superficie de contacto. Cuanto menor es esta interacción, tanto mayor es el ángulo de contacto. Con la superficie del líquido, en especial con agua, los materiales sólidos hidrófilos incluyen ángulos de contacto de aproximadamente 0° a aproximadamente 90°, en especial ángulos menores que aproximadamente 80°. En materiales sólidos hidrófobos se presentan ángulos de contacto de aproximadamente 90° y más. Los materiales sólidos que presentan un ángulo de contacto claramente mayor que 90° con el líquido, en especial con agua, en especial ángulos de contacto de aproximadamente 160° y más, se denominan superhidrófobos. Por consiguiente, el concepto “hidrófobo” incluye también el caso preferente de que el material sea “superhidrófobo”.
El objeto de la invención se refiere en especial a la coexistencia de zonas, o bien elementos hidrófilos e hidrófobos. Por lo tanto, en el sentido de la invención, en especial un primer elemento se diferencia también como hidrófobo de un segundo elemento hidrófilo si ambos elementos se pueden clasificar como hidrófobo o hidrófilo según los criterios absolutos descritos anteriormente respecto al ángulo de contacto con un líquido, pero el primer elemento es más hidrófobo que el segundo elemento. En otras palabras, el elemento relativamente más hidrófobo, o bien la zona relativamente más hidrófoba, se denomina hidrófobo, y el elemento relativamente más hidrófilo, es decir, menos hidrófobo, o bien la zona relativamente más hidrófila, se denomina hidrófilo. En otras palabras, los conceptos hidrófobo e hidrófilo en el sentido de la invención describen una hidrofobicidad relativa o un contraste en la hidrofobicidad.
En el caso de uso operativo, la capa que contiene gas puede alimentar, por ejemplo, aire, dióxido de carbono u otro gas.
La capa que retiene gas en el lado orientado al líquido presenta preferentemente huecos y/o cavidades. La superficie de la capa que retiene gas puede presentar configuración preferentemente hidrófoba en la zona de los huecos y/o las cavidades. Por ejemplo, el material de la capa que retiene gas puede estar constituido por un material hidrófobo. Alternativamente, la capa que retiene gas puede comprender un material hidrófilo, que está provisto de un revestimiento hidrófobo por zonas. En especial, el revestimiento hidrófobo puede estar formado
únicamente en las paredes de los huecos o las cavidades. De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas está constituida por un material poroso al menos por zonas, formándose los huecos, o bien las cavidades, mediante poros que están unidos con la superficie.
La capa que retiene gas presenta preferentemente resaltos o elementos salientes en el lado orientado al líquido al menos por zonas, siendo la superficie de la capa que retiene gas esencialmente hidrófoba en la zona de los resaltos o elementos salientes. Convenientemente, la distancia entre los elementos salientes está dimensionada de modo que no se puedan disponer gotas de líquido entre los elementos salientes. Ventajosamente, las gotas de líquido individuales son soportadas por una variedad de elementos salientes, de modo que la interfase entre líquido y el gas que se encuentra entre los elementos salientes se forma esencialmente como envoltura de los elementos salientes. En especial, la distancia entre dos elementos salientes adyacentes puede ascender aproximadamente a 50 gm hasta aproximadamente 500 gm, de modo preferente aproximadamente 100 gm hasta aproximadamente 200 gm.
Preferentemente, los resaltos o elementos salientes presentan una zona de superficie central que es hidrófila, y que está rodeada por una zona de superficie hidrófoba de los resaltos o elementos salientes. Ventajosamente, la interfase entre el líquido y el gas se localiza en las zonas que presentan configuración hidrófila. De modo más ventajoso, así se evita un desprendimiento de burbujas de gas debido a una circulación del líquido.
La capa que retiene gas está subdividida en una variedad de zonas parciales (también llamadas “compartimentos”) a través de paredes separadoras impermeables al fluido, presentando las paredes separadoras (42) configuración hidrófila al menos por zonas o completamente, o estando provistas estas con una superficie hidrófila al menos por zonas o completamente. Se entiende por un fluido tanto un gas, un líquido, como también una mezcla de los mismos. Por consiguiente, la pared separadora impide que se forme una corriente de líquido o una corriente de gas entre zonas parciales adyacentes. Ventajosamente, en el caso de una diferencia de presión entre dos zonas parciales adyacentes, por medio de las paredes separadoras se impide que el gas salga de una zona parcial a la zona parcial adyacente, y de este modo se aumenta localmente la resistencia al flujo frente a un líquido que entra en contacto y, en contrapartida, de la zona parcial en la que fluye el gas se desprende gas excedente en el líquido.
Preferentemente, las paredes separadoras pueden presentar configuración unitaria, o bien integral, junto con los demás elementos de la capa que retiene gas. De modo más preferente, una variedad de elementos hidrófobos salientes se encuentra en una disposición bidimensional en cada una de las zonas parciales de la capa que retiene gas.
Preferentemente, la capa que retiene gas comprende una resina sintética grabada en relieve o un barniz grabado en relieve. La capa que retiene gas se puede colar en especial a partir de una resina sintética líquida, formándose preferentemente elementos salientes de manera integral, o bien unitaria con un estrato base de la capa que retiene gas y/o con el estrato permeable al gas. En especial, el estrato base de la capa que retiene gas puede ser idéntico al estrato permeable al gas. De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas se forma por medio de la resina sintética, o bien del barniz, directa o indirectamente en la pared del cuerpo sumergible. La capa que retiene gas se puede utilizar en especial para realizar un revestimiento de superficie, o bien un sellado de superficie del cuerpo.
Preferentemente, la capa que retiene gas está recubierta al menos por zonas con politetrafluoretileno (PTFE), también conocido bajo el nombre comercial teflón, o sus derivados. En especial, el revestimiento puede comprender también micropartículas, o bien nanopartículas, de politetrafluoretileno u otros materiales. Ventajosamente, el revestimiento de PTFE actúa como capa hidrófoba y como agente antiadherente, de modo que se impide una adherencia de líquidos o materiales sólidos a la capa que retiene gas. El revestimiento de la capa que retiene gas presenta un grosor de aproximadamente 0,15 nm hasta aproximadamente 500 nm.
El líquido es preferentemente agua y el cuerpo es una embarcación, cuya pared está sumergida en el agua al menos por zonas en una posición de funcionamiento de la embarcación.
Ventajosamente, el agua, en especial agua de mar, puede no humectar la pared de la embarcación al menos por zonas, de modo que la embarcación está protegida ante la influencia del agua. La embarcación puede ser, por ejemplo, un barco, una plataforma petrolera o una boya. La influencia del agua se refiere en especial a la corrosión de la pared de la embarcación. En especial agua de mar o agua salobre favorecen la corrosión de la pared de la embarcación debido al contenido en sal. Ya que el contacto entre el agua y la pared de la embarcación se impide por medio del gas dispuesto entre ambos, que se retiene mediante la capa que retiene gas, también se reduce la corrosión.
Otra ventaja consiste en que se reduce el crecimiento vegetal de la pared de la embarcación a través de organismos que viven en el agua, por ejemplo algas, moluscos, percebes y otros. Mediante la capa de gas se dificulta que estos organismos se fijen a la pared de la embarcación. En otras palabras, la cubierta de superficie posee una acción antiincrustante, pudiéndose prescindir ventajosamente de biocidas, cuyas sustancias tóxicas se disuelven en el agua con el tiempo. Mediante la adherencia reducida de organismos a la pared de la
embarcación se reduce también la resistencia al flujo de la embarcación.
Preferentemente, la capa que retiene gas está cargada con un gas al menos por zonas de tal manera para reducir la resistencia al flujo entre el agua y la embarcación. La capa de gas presenta un grosor de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 10 mm, de modo preferente de aproximadamente 500 mm hasta aproximadamente 3 mm, en especial aproximadamente 0,1 mm hasta aproximadamente 3 mm. Si la capa de gas sirve únicamente como protección anticorrosiva, también una capa de gas más delgada, con un grosor de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 3 mm, de modo preferente de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 1 mm, en especial aproximadamente 100 nm hasta aproximadamente 100 |um, es suficiente para obtener la protección anticorrosiva. Ya que la capa de gas desacopla la pared de la embarcación del agua que fluye a su paso, y en especial la superficie de contacto entre gas y agua es deformable por el flujo, de modo que se forma una superficie de contacto en forma de línea aerodinámica en lo posible, la resistencia al flujo de la embarcación se reduce en el paso a través del agua. En especial, debido a la resistencia al flujo reducida entre la embarcación y el agua se puede disminuir ventajosamente el consumo de combustible de la embarcación.
Preferentemente, entre la capa que retiene gas y la pared de la embarcación está dispuesta una capa anticorrosiva y/o una capa antiincrustación, separando del agua la capa que retiene gas la capa anticorrosiva y/o la capa anticrecimiento vegetal al menos por zonas.
La capa anticorrosiva está configurada generalmente como pintura de la pared de la embarcación y puede contener sustancias tóxicas, como por ejemplo metales pesados. La disolución de estas sustancias tóxicas de la capa anticorrosiva por el agua se reduce, o bien se impide, mediante la disposición de la capa que retiene gas entre la capa anticorrosiva y el agua. De este modo se evita ventajosamente una contaminación de agua, en especial de agua de mar, debida a sustancias tóxicas. En especial se evita que los metales pesados lleguen desde una pintura anticorrosiva al agua y se concentren en esta en la cadena alimenticia.
De manera alternativa o adicional, una capa anticrecimiento vegetal, o bien una capa antiincrustación en la pared de la embarcación, puede estar configurada, por ejemplo, en forma de una pintura de la pared. La capa anticrecimiento vegetal contiene generalmente biocidas, es decir, sustancias tóxicas, que son mortales para los organismos que se adhieren a la pared de la embarcación. La disolución de estas sustancias tóxicas a partir de la capa anticrecimiento vegetal por el agua se reduce, o bien se impide, mediante la disposición de la capa que retiene gas entre la capa anticrecimiento vegetal y el agua. De este modo se evita ventajosamente una contaminación del agua, en especial del agua de mar, debida a los biocidas. En especial se evita que los biocidas dañen o maten organismos que viven en el agua, como por ejemplo plancton, con lo cual se destruiría la cadena alimenticia en el agua.
La capa que retiene gas se carga preferentemente con un gas inhibidor del crecimiento vegetal. El gas inhibidor del crecimiento vegetal puede contener, por ejemplo, dióxido de carbono para extraer el oxígeno de los organismos que se han asentado en la pared de la embarcación, o bien saturar estos con dióxido de carbono. De este modo, estos organismos mueren sin que se deba utilizar una sustancia tóxica en una capa anticrecimiento vegetal. Esto conduce ventajosamente a una menor carga del agua por sustancias tóxicas.
El cuerpo es preferentemente una pared de recipiente, que es humectable con un líquido y en cuya pared está dispuesta la capa que retiene gas al menos por zonas.
Ventajosamente, el líquido de la pared del recipiente no puede humectar la pared del recipiente al menos por zonas, de modo que la pared del recipiente está protegida ante la influencia del líquido. El recipiente que presenta la pared del recipiente puede ser, por ejemplo, un tanque, una tubería, un reactor o similares. La influencia del líquido se refiere en especial a la corrosión de la pared del recipiente, la reacción química del líquido con la pared del recipiente, o bien la carga mecánica de la pared del recipiente debida a las partículas contenidas en el líquido. En especial disoluciones, salinas, hidróxidos o ácidos, favorecen la corrosión de la pared del recipiente. Ya que el contacto entre el líquido y la pared del recipiente se evita por medio del gas dispuesto entre ambos, que se retiene mediante la capa que retiene gas, también se reduce la corrosión.
De modo especialmente preferente, la pared del recipiente comprende una ventana de sensor, en la que está dispuesta una capa que retiene gas. Ventajosamente se puede mejorar el registro de datos del sensor, ya que en la ventana del sensor no se puede fijar ningún depósito, por ejemplo partículas u organismos. En especial, la ventana de sensor y/o la capa que retiene gas es ópticamente translúcida o transparente.
Preferentemente, entre la capa que retiene gas y la pared del recipiente está dispuesta una capa anticorrosiva, separando la capa que retiene gas la capa anticorrosiva del líquido al menos por zonas.
La capa anticorrosiva está configurada generalmente como una pintura de la pared del recipiente o mediante galvanización, o bien anodización, y puede contener sustancias tóxicas, como por ejemplo metales pesados. La disolución de estas sustancias tóxicas a partir de la capa anticorrosiva por el líquido se reduce, o bien se impide, mediante la disposición de la capa que retiene gas entre la capa anticorrosiva y el líquido. De este modo se evita ventajosamente una contaminación del líquido, en especial debido a sustancias tóxicas. En especial se evita que estas sustancias de la capa anticorrosiva influyan en una reacción química dentro del recipiente.
Preferentemente, la capa que retiene gas se carga con gas desde un lado orientado al cuerpo, opuesto al lado orientado al líquido, de la capa que retiene gas.
Preferentemente, un estrato permeable al gas está dispuesto en el lado orientado al cuerpo en la capa que retiene gas. En otras palabras, el estrato permeable al gas puede estar dispuesto, o bien fijado al lado orientado al cuerpo de la capa que retiene gas. Alternativamente, el estrato permeable al gas puede presentar configuración unitaria también con la capa que retiene gas, o bien ser componente integral de la capa que retiene gas. A través del lado orientado al líquido del estrato permeable al gas, que se puede poner en contacto con el lado orientado al cuerpo de la capa que retiene gas, es posible alimentar un gas a la capa que retiene gas. En otras palabras, el estrato permeable al gas puede ser permeable para un gas, en especial en un sentido que está orientado perpendicularmente al lado orientado al cuerpo de la capa que retiene gas.
Preferentemente, el estrato permeable al gas puede estar configurado como estrato impermeable a líquido y/o hidrófobo. Ventajosamente, el líquido no puede circular a través del estrato permeable al gas en el sentido del cuerpo, por ejemplo cuando la presión de líquido es temporalmente mayor que la presión de gas en el estrato permeable al gas. En otras palabras, el estrato permeable al gas repele agua y otros disolventes polares, con lo cual se impide ventajosamente una penetración de estos disolventes polares en el estrato permeable al gas.
Una instalación de alimentación de gas está unida preferentemente con el estrato permeable al gas, de modo que el gas puede circular de una instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas.
A la capa que retiene gas se puede alimentar gas ventajosamente por medio de la instalación de alimentación de gas y a través del estrato permeable al gas. En especial es alimentable al menos la cantidad de gas que se escapa de la capa que retiene gas al líquido circundante. De este modo, ventajosamente es posible mantener un volumen de gas esencialmente constante durante un tiempo arbitrario dentro de la capa que retiene gas, con lo cual el cuerpo y el líquido circundante se pueden separar de manera duradera por medio del gas en la capa que retiene gas.
El gas se puede disponer por medio de la instalación de alimentación de gas, que está unida con el estrato permeable al gas. La instalación de alimentación de gas puede ser preferentemente un estrato de un material poroso con espacio de poros continuo, de modo que el gas puede fluir de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas.
El estrato permeable al gas comprende preferentemente un material textil tejido o no tejido, un material flocado, una cerámica porosa, un metal poroso, un fieltro de polímero o fibras metálicas y/o una malla metálica. A modo de ejemplo, el estrato permeable al gas puede estar tejido a partir de fibras poliméricas o estar constituido por un fieltro o vellón de fibras poliméricas. Un estrato permeable al gas constituido por un polímero se puede unir con la capa que retiene gas en especial mediante laminación. El estrato permeable al gas puede comprender de manera alternativa o adicional un tejido de un alambre metálico, en especial de un alambre metálico resistente a la corrosión, por ejemplo un alambre de acero inoxidable, con lo cual se consigue ventajosamente una elevada resistencia a la rotura mecánica y una estabilidad frente a radiación UV e influencias químicas. Alternativamente, el estrato permeable al gas puede comprender también un material flocado, por ejemplo escamas de polímero, o bien escamas de elastómero, en especial a partir de un material espumado. De este modo se puede reducir ventajosamente el peso del estrato permeable al gas. Además, el estrato permeable al gas puede comprender preferentemente un material sinterizado, como por ejemplo un material sinterizado poroso de partículas metálicas. El estrato permeable al gas se puede unir preferentemente con la capa que retiene gas con un agente adhesivo. Alternativamente, la capa que retiene gas y el estrato permeable al gas se pueden unir entre sí mediante soldadura, en especial soldadura ultrasónica (ultrasonic welding). De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas y el estrato permeable al gas presentan configuración unitaria conjuntamente, por ejemplo mediante un moldeo (continuo), o bien colada a partir de un polímero.
El estrato permeable al gas está configurado preferentemente como estrato poroso semipermeable. El estrato permeable al gas puede estar configurado en especial como lámina permeable al gas a partir de un polímero. Las láminas permeables al gas pueden presentar, por ejemplo, un grosor de aproximadamente 0,5 pm a 5 pm. De este modo se puede disponer una cubierta de superficie con menor grosor y menor peso. Las láminas a partir de un polímero se pueden unir en especial mediante laminación con una capa que retiene gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente como capa permeable al gas, que está dispuesta en el lado orientado al cuerpo del estrato permeable al gas. En especial, la instalación de alimentación de gas puede comprender también un material poroso, que presenta poros continuos. La permeabilidad al gas a través de la instalación de alimentación de gas es convenientemente más elevada que la permeabilidad al gas a través del estrato permeable al gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente en forma de una aerénquima. Una aerénquima es un tejido de aireación de plantas acuáticas, que posibilita un transporte de gas y un almacenamiento de gas. Bajo el concepto “aerénquima” se entiende en especial una forma de tejido básico vegetal
en la que los espacios Intercelulares son tan amplios que se produce un verdadero “tejido de aireación”. Este se produce especialmente en plantas pantanosas y acuáticas y sirve para el intercambio de gases de órganos vegetales sumergidos.
En otras palabras, la instalación de alimentación de gas está configurada como acumulador de gas, de modo que, con presión de líquido creciente, el gas es desplazable a través del estrato permeable al gas de vuelta a la instalación de alimentación de gas y almacenable en esta, para ser desplazable de nuevo a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas en el caso de un descenso de la presión de líquido. La instalación de alimentación de gas puede presentar, por ejemplo, un material poroso en el que el gas es almacenable. Además, el material puede ser flexible de manera recuperable, de modo que el volumen aumenta en el caso de presión creciente y mediante la fuerza de recuperación del material se puede comprimir gas en la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas. De modo más preferente, las paredes internas de la instalación de alimentación de gas, que entran en contacto con el gas, presentan configuración hidrófoba al menos por zonas. Ventajosamente, el gas de la capa que retiene gas se puede almacenar de manera provisional en la instalación de alimentación de gas en el caso de fluctuaciones de la presión de líquido, en lugar de desprenderse de la capa que retiene gas.
La capa que retiene gas se carga con gas preferentemente desde el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas.
Preferentemente está prevista al menos una instalación de salida de gas que presenta un orificio de salida de gas en el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas; estando prevista una instalación de alimentación de gas que está unida con la instalación de salida de gas, circulando gas dispuesto por la instalación de alimentación de gas a partir de la instalación de salida de gas y absorbiéndose este al menos parcialmente por la capa que retiene gas.
La instalación de salida de gas atraviesa preferentemente la capa que retiene gas. En otras palabras, en el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas está dispuesto un orificio de salida de gas de la instalación de salida de gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente como capa permeable al gas, que está dispuesta en el lado orientado el cuerpo del estrato permeable al gas.
De modo especialmente preferente, la instalación de alimentación de gas está configurada en forma de una aerénquima. De modo ventajoso, la instalación de alimentación de gas se puede unir fluidamente con una variedad de instalaciones de salida de gas de manera sencilla, pudiendo presentar las instalaciones de salida de gas en especial disposición plana regular o irregular.
Un aspecto se refiere a una embarcación con:
- Una pared que está sumergida en agua al menos por zonas en una posición de funcionamiento de la embarcación, estando dispuesta una capa que retiene gas al menos parcialmente en un lado orientado al agua; y con:
- Un estrato permeable al gas que está dispuesto en un lado orientado a la pared, opuesto al lado orientado al agua, entre la capa que retiene gas y la pared;
- Una instalación de alimentación de gas que está unida con el sustrato permeable al gas, de modo que el gas puede circular de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas, o con:
- Al menos una instalación de salida de gas, que presenta un orificio de salida de gas en el lado orientado al agua de la capa que retiene gas;
- Una instalación de alimentación de gas que está unida con la instalación de salida de gas, pudiendo circular el gas dispuesto por la instalación de alimentación de gas a partir de la instalación de salida de gas, y pudiéndose absorber este al menos parcialmente por la capa que retiene gas.
Entre la capa que retiene gas y la pared de la embarcación está dispuesta preferentemente una capa anticorrosiva y/o una capa antiincrustación, y separando la capa que retiene gas la capa anticorrosiva y/o la capa antiincrustación del agua al menos por zonas.
La capa que retiene gas se puede cargar preferentemente con un gas inhibidor del crecimiento vegetal.
Un aspecto se refiere a un recipiente de líquido que comprende:
- Una pared de recipiente que es humectable con un líquido al menos por zonas, estando dispuesta una capa que retiene gas al menos parcialmente en un lado orientado al líquido de la pared del recipiente; y que comprende:
- Un estrato permeable al gas que está dispuesto en un lado orientado a la pared, opuesto al lado orientado al agua, entre la capa que retiene gas y la pared del recipiente; y
- Una instalación de alimentación de gas que está unida con el sustrato permeable al gas, de modo que el gas puede circular de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del sustrato permeable al gas; o que comprende:
- Al menos una instalación de salida de gas, que presenta un orificio de salida de gas en el lado orientado al agua de la capa que retiene gas; y
- Una instalación de alimentación de gas que está unida con la instalación de salida de gas, pudiendo circular el gas dispuesto por la instalación de alimentación de gas a partir de la instalación de salida de gas, y pudiéndose absorber este al menos parcialmente por la capa que retiene gas.
Entre la capa que retiene gas y la pared del recipiente de líquido está dispuesta preferentemente una capa anticorrosiva, separando la capa que contiene gas la capa anticorrosiva del líquido al menos por zonas.
Un aspecto se refiere a una cubierta de superficie para un cuerpo que puede entrar en contacto con un líquido, que comprende:
- Una capa que retiene gas al menos parcialmente, que está diseñada y dispuesta para entrar en contacto con el líquido al menos por zonas con un lado orientado al líquido;
- Un estrato permeable al gas que está dispuesto en un lado orientado al cuerpo, opuesto al lado orientado al líquido, en la capa que retiene gas, o que presenta configuración integral con la capa que retiene gas; - Una instalación de alimentación de gas que está unida con el estrato permeable al gas, de modo que el gas puede circular de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas.
Ventajosamente, la capa que retiene gas se puede alimentar por medio de la instalación de alimentación de gas y a través del estrato permeable al gas. En especial es alimentable al menos la cantidad de gas que se escapa al líquido circundante a partir de la capa que retiene gas. De este modo, ventajosamente, dentro de la capa que retiene gas es posible mantener un volumen de gas esencialmente constante durante un tiempo arbitrario, con lo cual el cuerpo y el líquido circundante se pueden separar de manera duradera por medio del gas en la capa que retiene gas. En especial, de este modo se puede proteger el cuerpo ventajosamente ante líquidos corrosivos. De modo más ventajoso, la resistencia al flujo del cuerpo se puede reducir en el caso de un movimiento relativo entre cuerpo y líquido.
En el sentido de la solicitud, el cuerpo que entra en contacto con el líquido puede ser cualquier cuerpo sólido que sea sumergible en un líquido al menos por zonas, como una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua o una pared interna de un recipiente de líquido o de una línea de líquido. En otras palabras, en el caso de inmersión en el líquido, el cuerpo no se disuelve en este, y tampoco se destruye por la presión de líquido operante. En este caso, la presión de líquido puede actuar por una parte desde fuera en el sentido del centro de gravedad del cuerpo si el cuerpo se sumerge en el líquido, y por otra parte puede actuar desde dentro si el líquido se carga en una cavidad del cuerpo. Cuerpos ejemplares en el sentido de esta solicitud son barcos, boyas, pontones, construcciones en la costa, recipientes y líneas para líquidos. El cuerpo comprende preferentemente una pared esencialmente rígida, sobre la cual actúa la presión de líquido. De modo especialmente preferente, la pared del cuerpo presenta configuración recuperable, en especial deformable elásticamente.
El concepto “recuperable” en el sentido de la solicitud comprende en especial que la pared del cuerpo es deformable mediante efecto de una fuerza externa, como por ejemplo la presión de líquido, desapareciendo la deformación esencialmente por completo cuando la fuerza externa ya no actúa, es decir, el cuerpo vuelve esencialmente a su forma o posición original tras la acción de la fuerza externa.
El líquido, que puede rodear el cuerpo al menos por zonas o que se puede introducir en el cuerpo, puede comprender en especial agua (tanto agua dulce como también agua de mar) y disoluciones acuosas, pero también alcoholes y disolventes polares.
La cubierta de superficie puede cubrir un área, o bien una superficie del cuerpo, completa o parcialmente. Además, la cubierta de superficie puede estar fijada al cuerpo de manera soluble o insoluble. La cubierta de superficie puede estar configurada en especial como un revestimiento del cuerpo. Tras la sujeción de la cubierta de superficie al cuerpo, la cubierta de superficie se puede considerar una parte del cuerpo.
La capa que retiene gas al menos parcialmente presenta un lado orientado al líquido y un lado orientado el cuerpo. La capa que retiene gas está configurada de modo que, en el caso de uso operativo del cuerpo, o bien de la cubierta de superficie, un gas de la capa que retiene gas se mantiene en contacto con la capa que retiene gas,
distanciándose el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas al menos parcialmente, de modo preferente por completo, a través del gas de la superficie de contacto, o bien la interfase entre el gas retenido y el líquido (interfase líquido-gas). El gas que se retiene mediante la capa que retiene gas no es parte de la capa que retiene gas, o bien de la cubierta de superficie, en el sentido de la solicitud, sino parte de una capa que contiene gas, que comprende la capa que retiene gas y el gas retenido en esta. En otras palabras, este gas retenido se fija mediante la capa que retiene gas, de modo que no asciende ventajosamente a la superficie del líquido o se arrastra concomitantemente por una corriente de líquido.
La capa que retiene gas puede presentar una base, o bien un estrato base, que puede presentar preferentemente elementos estructurales como resaltos, elementos salientes y/o huecos, que están diseñados en especial para retener el gas, y que presentan preferentemente configuración unitaria con la base. La base puede estar configurada en forma de red o como capa cerrada.
Por consiguiente, la capa que retiene gas presenta también una superficie de contacto entre el gas contenido en la capa que retiene gas y un material sólido. El lado orientado al líquido, o bien el lado orientado al gas, de la capa que retiene gas presenta configuración hidrófoba, o bien puede estar recubierto con un material hidrófobo. En el sentido de esta solicitud, el concepto “hidrófobo” tiene un significado equivalente a “repelente de líquido” o “liquidófobo”. El concepto “hidrófobo” implica que, en el caso del líquido, se trata de agua o una disolución acuosa, o en general de un disolvente polar.
A través del ángulo de contacto de una gota de líquido sobre una superficie del material se puede determinar si una superficie, o bien un material, es repelente de líquido. El tamaño del ángulo de contacto entre líquido y material sólido depende en este caso de la interacción entre el líquido y el material sólido en la superficie de contacto. Cuanto menor es esta interacción, tanto mayor es el ángulo de contacto. Con la superficie del líquido, en especial con agua, los materiales sólidos hidrófilos incluyen ángulos de contacto de aproximadamente 0° a aproximadamente 90°, en especial ángulos menores que aproximadamente 80°. En materiales sólidos hidrófobos se presentan ángulos de contacto de aproximadamente 90° y más. Los materiales sólidos que presentan un ángulo de contacto claramente mayor que 90° con el líquido, en especial con agua, en especial ángulos de contacto de aproximadamente 160° y más, se denominan superhidrófobos. Por consiguiente, el concepto “hidrófobo” incluye también el caso preferente de que el material sea “superhidrófobo”.
En el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas está dispuesto, o bien fijado, el estrato permeable al gas. Alternativamente, el estrato permeable al gas puede presentar configuración unitaria también con la capa que retiene gas, o bien ser componente integral de la capa que retiene gas. A través del lado orientado al líquido del estrato permeable al gas, que se puede poner en contacto con el lado orientado al cuerpo de la capa que retiene gas, es posible alimentar un gas a la capa que retiene gas. En otras palabras, el estrato permeable al gas puede ser permeable para un gas, en especial en un sentido que está orientado perpendicularmente al lado orientado al cuerpo de la capa que retiene gas.
El gas alimentado a la capa que retiene gas puede ser, por ejemplo, aire, nitrógeno, dióxido de carbono u otro gas. El gas se puede disponer por medio de la instalación de alimentación de gas, que está unida con el estrato permeable al gas. La instalación de alimentación de gas puede ser preferentemente un estrato de un material poroso con espacio de poros continuo, de modo que el gas puede fluir de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas.
El estrato permeable al gas es preferentemente impermeable al líquido, en especial impermeable al agua, o bien hermético al agua. Ventajosamente, un gas puede fluir de la instalación de alimentación de gas a la capa que retiene gas contra la presión de líquido, pero el líquido no puede fluir a través del estrato permeable al gas en el sentido de la instalación de alimentación de gas, por ejemplo si la presión de líquido es temporalmente mayor que la presión de gas en la instalación de alimentación de gas.
El estrato permeable al gas comprende preferentemente un material textil tejido o no tejido, un material flocado, una cerámica porosa, un metal poroso, un fieltro de polímero o fibras metálicas y/o una malla metálica. A modo de ejemplo, el estrato permeable al gas puede estar tejido a partir de fibras poliméricas o estar constituido por un fieltro o vellón de fibras poliméricas. Un estrato permeable al gas constituido por un polímero se puede unir con la capa que retiene gas en especial mediante laminación. El estrato permeable al gas puede comprender de manera alternativa o adicional un tejido de un alambre metálico, en especial de un alambre metálico resistente a la corrosión, por ejemplo un alambre de acero inoxidable, con lo cual se consigue ventajosamente una elevada resistencia a la rotura mecánica y una estabilidad frente a radiación UV e influencias químicas. Alternativamente, el estrato permeable al gas puede comprender también un material flocado, por ejemplo escamas de polímero, o bien escamas de elastómero, en especial a partir de un material espumado. De este modo se puede reducir ventajosamente el peso del estrato permeable al gas. Además, el estrato permeable al gas puede comprender preferentemente un material sinterizado, como por ejemplo un material sinterizado poroso de partículas metálicas. El estrato permeable al gas se puede unir preferentemente con la capa que retiene gas con un agente adhesivo. Alternativamente, la capa que retiene gas y el estrato permeable al gas se pueden unir entre sí mediante soldadura, en especial soldadura ultrasónica (ultrasonic welding). De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas y el estrato permeable al gas presentan configuración unitaria conjuntamente, por ejemplo mediante
un moldeo (continuo), o bien colada a partir de un polímero.
El estrato permeable al gas está configurado preferentemente como membrana porosa, en especial microporosa o nanoporosa, semipermeable. El estrato permeable al gas puede estar configurado en especial como lámina permeable al gas a partir de un polímero. Las láminas permeables al gas pueden presentar, por ejemplo, un grosor de aproximadamente 0,5 pm a 5 pm. De este modo se puede disponer una cubierta de superficie con menor grosor y menor peso. Las láminas a partir de un polímero se pueden unir en especial mediante laminación con una capa que retiene gas.
El estrato permeable al gas está configurado preferentemente como estrato hidrófobo o superhidrófobo. En otras palabras, el sustrato permeable al gas repele agua y otros disolventes polares, con lo cual se impide ventajosamente una penetración de estos disolventes polares en el estrato permeable al gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente como capa permeable al gas, que está dispuesta en el lado orientado al cuerpo del estrato permeable al gas. En especial, la instalación de alimentación de gas puede comprender también un material poroso, que presenta poros. La permeabilidad al gas a través de la instalación de alimentación de gas es convenientemente más elevada que la permeabilidad al gas a través del estrato permeable al gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente en forma de una aerénquima. Una aerénquima es un tejido de aireación de plantas acuáticas, que posibilita un transporte de gas y un almacenamiento de gas. Bajo el concepto “aerénquima” se entiende en especial una forma de tejido básico vegetal en la que los espacios intercelulares son tan amplios que se produce un verdadero “tejido de aireación”. Este se produce especialmente en plantas pantanosas y acuáticas y sirve para el intercambio de gases de órganos vegetales sumergidos.
En otras palabras, la instalación de alimentación de gas está configurada como acumulador de gas, de modo que, con presión de líquido creciente, el gas es desplazable a través del estrato permeable al gas de vuelta a la instalación de alimentación de gas y almacenable en esta, para ser desplazable de nuevo a la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas en el caso de un descenso de la presión de líquido. La instalación de alimentación de gas puede presentar, por ejemplo, un material poroso en el que el gas es almacenable. Además, el material puede ser flexible de manera recuperable, de modo que el volumen aumenta en el caso de presión creciente y mediante la fuerza de recuperación del material se puede comprimir gas en la capa que retiene gas a través del estrato permeable al gas. De modo más preferente, las paredes internas de la instalación de alimentación de gas, que entran en contacto con el gas, presentan configuración hidrófoba al menos por zonas. Ventajosamente, el gas de la capa que retiene gas se puede almacenar provisionalmente en la instalación de alimentación de gas en el caso de fluctuaciones de la presión de líquido, en lugar de desprenderse de la capa que retiene gas.
La capa que retiene gas presenta preferentemente huecos o cavidades al menos por zonas en el lado orientado al líquido, siendo la superficie de la capa que retiene gas preferentemente hidrófoba en la zona de los huecos o las cavidades. El material de la capa que retiene gas puede estar constituido, por ejemplo, por un material hidrófobo. Alternativamente, la capa que retiene gas puede comprender un material hidrófilo, que está provisto de un revestimiento hidrófobo por zonas. En especial, el revestimiento hidrófobo puede estar formado únicamente en las paredes de los huecos o las cavidades. De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas está constituida por un material poroso al menos por zonas, formándose los huecos, o bien las cavidades, mediante poros que están unidos con la superficie.
La capa que retiene gas presenta preferentemente resaltos o elementos salientes en el lado orientado al líquido al menos por zonas, siendo la superficie de la capa que retiene gas esencialmente hidrófoba en la zona de los resaltos o elementos salientes. Convenientemente, la distancia entre los elementos salientes está dimensionada de modo que no se puedan disponer gotas de líquido entre los elementos salientes. Ventajosamente, las gotas de líquido individuales son soportadas por una variedad de elementos salientes, de modo que la interfase entre líquido y el gas que se encuentra entre los elementos salientes se forma esencialmente como envoltura de los elementos salientes. En especial, la distancia entre dos elementos salientes adyacentes puede ascender aproximadamente a 50 pm hasta aproximadamente 500 pm, de modo preferente aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 200 pm.
Preferentemente, los resaltos o elementos salientes presentan una zona de superficie central que es hidrófila, y que está rodeada por una zona de superficie hidrófoba de los resaltos o elementos salientes. Ventajosamente, la interfase entre el líquido y el gas se localiza en las zonas que presentan configuración hidrófila. De modo más ventajoso, así se evita un desprendimiento de burbujas de gas debido a una circulación del líquido.
La capa que retiene gas está subdividida en una variedad de zonas parciales (también llamadas “compartimentos”) a través de paredes separadoras impermeables al fluido. Se entiende por un fluido tanto un gas, un líquido, como también una mezcla de los mismos. Por consiguiente, la pared separadora impide que se forme una corriente de líquido o una corriente de gas entre zonas parciales adyacentes. Ventajosamente, en el
caso de una diferencia de presión entre dos zonas parciales adyacentes, por medio de las paredes separadoras se impide que el gas salga de una zona parcial a la zona parcial adyacente, y de este modo se aumenta localmente la resistencia al flujo frente a un líquido que entra en contacto y, en contrapartida, de la zona parcial en la que fluye el gas se desprende gas excedente en el líquido.
Preferentemente, las paredes separadoras pueden presentar configuración unitaria, o bien integral, junto con los demás elementos de la capa que retiene gas. De modo más preferente, una variedad de elementos hidrófobos salientes se encuentra en una disposición bidimensional en cada una de las zonas parciales de la capa que retiene gas.
Preferentemente, la capa que retiene gas comprende una resina sintética grabada en relieve o un barniz grabado en relieve. La capa que retiene gas se puede colar en especial a partir de una resina sintética líquida, formándose preferentemente elementos salientes de manera integral, o bien unitaria con un estrato base de la capa que retiene gas y/o con el estrato permeable al gas. En especial, el estrato base de la capa que retiene gas puede ser idéntico al estrato permeable al gas.
Preferentemente, la capa que retiene gas está recubierta al menos por zonas con politetrafluoretileno (PTFE), también conocido bajo el nombre comercial teflón, o sus derivados. En especial, el revestimiento puede comprender también micropartículas, o bien nanopartículas, de politetrafluoretileno u otros materiales. Ventajosamente, el revestimiento de PTFE actúa como capa hidrófoba y como agente antiadherente, de modo que se impide una adherencia de líquidos o materiales sólidos a la capa que retiene gas. El revestimiento de la capa que retiene gas presenta un grosor de aproximadamente 0,15 nm hasta aproximadamente 500 nm.
Un aspecto se refiere a una cubierta de superficie para un cuerpo que puede entrar en contacto con un líquido, que comprende:
- Una capa que retiene gas al menos parcialmente, que está diseñada y dispuesta para entrar en contacto con el líquido al menos por zonas con un lado orientado al líquido;
- Al menos una instalación de salida de gas que presenta un orificio de salida de gas en el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas;
- Una instalación de alimentación de gas que está unida con la instalación de salida de gas, pudiendo circular el gas dispuesto por la instalación de alimentación de gas a partir de la instalación de salida, y pudiéndose absorber este al menos parcialmente por la capa que retiene gas.
La instalación de salida de gas atraviesa preferentemente la capa que retiene gas. En otras palabras, en el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas está dispuesto un orificio de salida de gas de la instalación de salida de gas.
La instalación de alimentación de gas está configurada preferentemente como capa permeable al gas, que está dispuesta en el lado orientado el cuerpo de la capa permeable al gas. De modo especialmente preferente, la instalación de alimentación de gas está configurada en forma de una aerénquima. De modo ventajoso, la instalación de alimentación de gas se puede unir fluidamente con una variedad de instalaciones de salida de gas de manera sencilla, pudiendo presentar las instalaciones de salida de gas en especial disposición plana regular o irregular.
Además pueden estar previstas características preferentes de la capa que retiene gas y sus huecos, cavidades o elementos salientes, que se describen en relación con el anterior aspecto de la invención, análogamente a esta forma de realización.
Un aspecto se refiere a una disposición que comprende:
- Una cubierta de superficie y
- Una fuente de gas, que está unida fluidamente con la instalación de alimentación de gas de la cubierta de superficie.
La fuente de gas puede comprender preferentemente un compresor, un recipiente de presión para el almacenamiento de gas, un reactor generador de gas u otros dispositivos que pueden disponer gas con una presión de gas suficiente para hacer fluir el gas en la capa que retiene gas. El reactor generador de gas puede ser preferentemente un motor de combustión interna, cuyos gases de escape se utilizan para el mantenimiento de la capa de gas.
Preferentemente, la disposición contiene además:
- Al menos una instalación de sensor para la determinación del contenido en gas y en la capa que retiene gas de la cubierta de superficie, y
- Una instalación de regulación, con la que se pueden recibir datos de la instalación de sensor, al menos una, y que regula el flujo de gas de la fuente de gas a la instalación de alimentación de gas por medio de los datos de medición recibidos.
Ventajosamente, por medio de la instalación de regulación se puede mantener una presión de gas constante o un grosor de capa de gas constante dentro de la capa que retiene gas. Por lo tanto, las instalaciones de sensor preferentes pueden comprender sensores de presión, sensores ultrasónicos y/o sensores para la determinación del grosor de capa de gas. Alternativamente, también puede estar prevista una instalación de regulación, que está diseñada para alimentar gas a la capa que retiene gas a intervalos de tiempo predeterminados.
Un aspecto se refiere a un uso de una cubierta de superficie, cubriendo la cubierta de superficie un área de un cuerpo al menos por zonas, distanciando una capa de gas el líquido y la zona sumergida entre sí de manera duradera al menos por zonas en el caso de que el cuerpo se sumerja al menos por zonas en un líquido con el área tapada por la cubierta de superficie.
Ventajosamente, el líquido puede no humectar al menos por zonas, de modo que el cuerpo se protege ante líquidos corrosivos. De modo más ventajoso, el cuerpo se puede desplazar relativamente al líquido con menor esfuerzo, ya que se reduce la resistencia al flujo a través de la interfase líquido-gas. En el caso del cuerpo se puede tratar en especial de un barco, de modo que se puede reducir ventajosamente el consumo de combustible debido a la resistencia al flujo reducida entre pared del barco y agua. De modo más ventajoso, la capa de gas entre pared del barco y agua protege ante la corrosión del barco, en especial en agua de mar, y ante el crecimiento vegetal con organismos, por ejemplo algas, moluscos, percebes y otros. En otras palabras, la cubierta de superficie posee una acción antiincrustante, pudiéndose prescindir ventajosamente de biocidas, cuyas sustancias tóxicas se disuelven en el agua con el tiempo.
El área del cuerpo es una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua o una pared interna de un recipiente de líquido o una línea de líquido.
Un aspecto se refiere a un uso de una cubierta de superficie, cubriendo la cubierta de superficie un área de almacenamiento de un cuerpo al menos por zonas, distanciando una capa de gas el líquido y el área de almacenamiento entre sí de manera duradera en el caso de que el cuerpo se sumerja en un líquido con el área de almacenamiento tapada por la cubierta de superficie, así que un segundo cuerpo a almacenar se puede almacenar en el área de almacenamiento de tal manera que entre el cuerpo y el segundo cuerpo se encuentre una capa de gas al menos por zonas.
De modo ventajoso, el segundo cuerpo se puede almacenar en el cuerpo esencialmente sin contacto y sin fricción por medio de la capa de gas.
Preferentemente, el área del cuerpo es una perforación, cuya pared interna forma el área de almacenamiento. Entonces, el segundo cuerpo a almacenar es preferentemente un eje, de modo que la disposición de cuerpo con cubierta de superficie con el eje presenta la acción de un rodamiento de bolas.
Descripción de figuras
A continuación, se explican de manera ejemplar formas preferentes de realización de la cubierta de superficie por medio de los
La Figura 1: una vista en sección a través de una forma preferente de realización de una disposición de una cubierta de superficie en un cuerpo,
La Figura 2: otra forma de realización de una disposición de una cubierta de superficie preferente en un cuerpo,
La Figura 3: formas preferentes de realización de una capa que retiene gas de la cubierta de superficie, La Figura 4: otras formas preferentes de realización de la capa que retiene gas,
La Figura 5: otra forma de realización de una cubierta de superficie,
La Figura 6: otra forma de realización de una cubierta de superficie,
La Figura 7: otra forma preferente de realización de la capa que retiene gas de una cubierta de superficie en un primer estado,
La Figura 8: la forma de realización mostrada en la Figura 7 en un segundo estado,
La Figura 9: otra forma de realización de la capa que retiene gas de una cubierta de superficie en un primer estado,
La Figura 10: la forma de realización mostrada en la Figura 9 en un segundo estado,
La Figura 11: otra forma de realización de una capa que retiene gas,
La Figura 12: otra forma de realización de una capa que retiene gas en diversos estados,
La Figura 13: dos formas de realización de una fibra hidrófoba, que retiene gas,
La Figura 14: otras dos formas de realización de una fibra hidrófoba, que retiene gas,
La Figura 15: otra forma de realización de una fibra hidrófoba, que retiene gas,
La Figura 16a: una vista en perspectiva de una capa que retiene gas preferente,
La Figura 16b: una vista en perspectiva de una capa que retiene gas preferente,
La Figura 16c: una vista en perspectiva de una capa que retiene gas preferente,
La Figura 16d: una vista en perspectiva de una capa que retiene gas preferente,
La Figura 17a: una vista en planta sobre la capa que retiene gas mostrada en la Figura 16,
La Figura 17b: una vista en planta sobre otra capa que retiene gas preferente,
La Figura 17c: una vista en planta sobre otra capa que retiene gas preferente,
La Figura 17d: una vista en planta sobre otra capa que retiene gas preferente,
La Figura 18: una capa que retiene gas preferente,
La Figura 19: diversas estructuras de superficie,
La Figura 20: disposición de una capa que retiene gas en una pared de barco,
La Figura 21: una estructura de superficie constituida por cavidades,
La Figura 22: una estructura de superficie constituida por cavidades con revestimiento hidrófobo,
La Figura 23: un barco, cuya pared está provista de una variedad de azulejos con una capa que retiene gas, La Figura 24: una cubierta de superficie, o bien azulejo, que presenta paredes de separación 42,
La Figura 25: un azulejo, o bien una baldosa,
La Figura 26: una sección a través de una pared de barco que está provista de azulejos,
La Figura 27: sistema, una capa que retiene gas como sistema de una etapa y de dos etapas,
La Figura 28: una capa que retiene gas, que está formada mediante una superficie rugosa,
La Figura 29: una capa que retiene gas, que está formada mediante una superficie rugosa,
La Figura 30: una capa que retiene gas, que está formada en un elemento filamentoso,
La Figura 31: una capa que retiene gas, que está formada en un elemento filamentoso,
La Figura 32: una capa que retiene gas, que está formada en un elemento filamentoso,
La Figura 33: una capa que retiene gas, que está formada en un elemento filamentoso.
La Figura 1 muestra una pared 2 de un cuerpo que está diseñado para sumergirse en un líquido 4 al menos por zonas. En el lado orientado al líquido de la pared 2 está dispuesta, o bien fijada, una cubierta de superficie 6 en la pared 2 al menos por zonas.
La cubierta de superficie 6 comprende una capa 10 que retiene gas al menos parcialmente, que pone en contacto el líquido 4 con un lado orientado al líquido 10a al menos por zonas. La cubierta de superficie 6 comprende además un estrato permeable al gas 12, que está dispuesto, o bien fijado, en un lado 10b de la capa que retiene gas 10 opuesto al orientado al líquido 10a, orientado al cuerpo. En la forma de realización preferente mostrada en la Figura 1, la capa que retiene gas 10 y el estrato permeable al gas 12 presentan configuración unitaria, o bien integral. No obstante, es obvio que la capa que retiene gas 10 y el estrato permeable al gas 12, formadas por separado, pueden estar unidas entre sí, o bien fijadas entre sí.
La cubierta de superficie comprende además una instalación de alimentación de gas 14, que está unida con el estrato permeable al gas 12. En otras palabras, la instalación de alimentación de gas 14 y el estrato permeable al gas 12 están unidos fluidamente entre sí al menos de modo que el gas de la instalación de alimentación de gas 14 puede fluir a la capa que retiene gas 10 a través del estrato permeable al gas 12. En la forma de realización mostrada en la Figura 1, la instalación de alimentación de gas 14 está formada como un canal que conduce gas, que está dispuesto entre el estrato permeable a gas 12 y la pared 2. La instalación de alimentación de gas 14 también puede estar formada preferentemente como una capa permeable al gas, en especial porosa, presentando el espacio de poros de la instalación de alimentación de gas poros continuos de modo especialmente preferente, de modo que el gas puede fluir a través de la instalación de alimentación de gas a lo largo de un eje longitudinal L. De este modo, la instalación de alimentación de gas, de modo ventajoso laminarmente en el estrato permeable a gas 12, puede disponer gas que fluye entonces preferentemente a lo largo de un sentido de escape A, que está orientado esencialmente en perpendicular al sentido longitudinal L, en la capa que retiene gas 10 a través del estrato permeable a gas 12. De modo más preferente, la instalación de alimentación de gas 14 puede servir para unir el estrato permeable al gas 12, así como la capa que retiene gas 10 unida con este, con la pared 2. Por ejemplo, la instalación de alimentación de gas 14 y el estrato permeable a gas 12 pueden estar unidos mecánicamente entre sí, por ejemplo mediante adhesión o laminación, de modo que la cubierta de superficie 6 puede estar fijada en el cuerpo mediante una sujeción de un lado orientado al cuerpo de la instalación de alimentación de gas 14 con la pared 2. De modo más preferente, el estrato permeable a gas 12 y la instalación de alimentación de gas 14 pueden presentar conjuntamente configuración unitaria, o bien integral. De modo especialmente preferente, la capa que retiene gas 10, el estrato permeable a gas 12 y la instalación de alimentación de gas 14 presentan conjuntamente configuración unitaria. La instalación de alimentación de gas 14 está unida fluidamente con una fuente de gas 18 por medio de un canal de la instalación de la alimentación de gas 16, pudiéndose regular, o bien controlar la cantidad de gas que fluye en la instalación de alimentación de gas 14 por medio de una válvula 20 y una instalación de regulación 22 unida con esta. La forma de realización preferente mostrada en la Figura 1 comprende además una instalación de sensor 24, que está diseñada para determinar el contenido en gas en la capa que retiene gas 10 de la cubierta de superficie 6. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de reflexión de una señal ultrasónica o de una onda electromagnética. La medición del contenido en gas en la capa que retiene gas 10 se efectúa preferentemente mediante la instalación de sensor 24 de manera independiente, o bien sin contacto, de modo que la instalación de sensor 24 no se debe disponer de modo que la instalación de sensor 24 se humecte por el líquido 4. La instalación de sensor 24 puede estar dispuesta en especial en un lado opuesto al líquido de la pared 2, pudiéndose efectuar la medición del contenido en gas preferentemente a través de la pared 2. Por medio de la cantidad de gas medida por la instalación de sensor 24 dentro de la capa que retiene gas 10 de la cubierta de superficie 6, la instalación de regulación 22 determina la cantidad de gas que se puede alimentar a la capa que retiene gas 10 a través de la instalación de alimentación de gas 14, para mantener constante la cantidad de gas en la capa que retiene gas 10, o bien el grosor de la capa de gas en la capa que retiene gas 10 y, de este modo, la distancia entre el área de contacto gas-líquido respecto a la pared 2.
La capa que retiene gas 10 comprende una variedad de elementos salientes 26, que están constituidos por un material hidrófobo o están recubiertos con un material hidrófobo. Los elementos salientes 26 pueden estar dispuestos a distancia regular o irregular a lo largo del eje longitudinal L en la capa que retiene gas 10. Los elementos salientes 26 retienen el gas que sale a través del estrato permeable a gas 12 en el volumen intermedio, de modo que el líquido 4 no puede penetrar esencialmente en el volumen que se forma entre los elementos salientes 26. En especial se impide que el líquido 4 humecte el estrato permeable a gas 12. Los elementos salientes 26 mostrados en la Figura 1 presentan una estructura de torreta, que se puede producir ventajosamente de manera especialmente sencilla. No obstante, es obvio que también otras configuraciones de los elementos salientes 26 pueden conducir al efecto deseado. En las Figuras 3 y 4 se muestran otras configuraciones ventajosas de los elementos salientes 26.
La Figura 2 muestra una sección a través de otra forma de realización de una disposición de una cubierta de superficie 6 en la pared 2 de un cuerpo. La capa que retiene gas 10 comprende una variedad de elementos salientes 26 en forma de pelillos delgados con un diámetro de aproximadamente 1 pm hasta aproximadamente 100 pm, que están formados a partir de un material hidrófobo. Los elementos salientes 26 de la capa que retiene gas 10 están unidos de manera unitaria con una base 10c de la capa que retiene gas 10. El lado orientado al cuerpo 10b de la capa que retiene gas 10 está dispuesto en la pared 2 del cuerpo, o bien fijado a este. La sujeción de la capa que retiene gas 10 a la pared 2 se puede efectuar, por ejemplo, mediante una adhesión por medio de un pegamento. De modo más preferente, la capa que retiene gas 10 se puede formar también aplicándose un material esencialmente líquido sobre la pared 2 y solidificándose en esta en forma de la capa que retiene gas 10.
La forma de realización mostrada en la Figura 2 comprende una instalación de salida de gas 28, que está unida fluidamente con una fuente de gas regulable 18 por medio de una instalación de alimentación de gas 14 formada como canal. La regulación de la cantidad de gas, que se alimenta a la capa que retiene gas 10 a través de la instalación de alimentación de gas 28, se regula, o bien se controla, mediante la válvula 20, la instalación de regulación 22, y preferentemente mediante la instalación de sensor 24. El control, o bien la regulación, se efectúa en este caso en analogía a la forma de realización descrita en relación con la Figura 1.
Por medio de la instalación de salida de gas 28, el gas se conduce a los espacios intermedios formados entre los
elementos salientes 26. Es obvio que el gas que sale de la instalación de salida de gas 28 puede fluir a través de los espacios intermedios formados entre los elementos salientes 26 a lo largo del eje longitudinal L. Ya que la forma de realización mostrada en la Figura 2 presenta una fuente de gas 18, que está dispuesta en un lado opuesto al líquido de la pared 2, la instalación de alimentación de gas 14 atraviesa la pared 2 al menos en un punto. Es obvio que la instalación de alimentación de gas 14 se puede extender a lo largo del eje longitudinal L tanto en el lado orientado al líquido de la pared 2 como también en el lado opuesto al líquido de la pared 2, para alimentar una variedad de instalaciones de salida de gas 28. Correspondientemente, la pared 2 puede presentar una variedad de orificios de paso, asignándose una instalación de salida de gas 28 a cada orificio de paso de la pared 2. Por consiguiente, de modo ventajoso, la capa que retiene gas 10 se puede cargar laminarmente con gas.
Las Figuras 3a a 3f muestran diversas formas de los elementos salientes 26. Por ejemplo, los elementos salientes pueden presentar un aspecto que corresponde a las hebras en las hojas del helecho flotante Salvinia molesta. Estos elementos salientes 26 comprenden un tronco 26a, que sale esencialmente en vertical de la base 10c, y de cuya cabeza de tronco 26b se extienden una variedad de ramas 26c, que divergen entre sí y se reúnen con sus extremos en un punto de cabeza común 26d. Debido a la apariencia de este elemento saliente 26, este se llama forma de batidor de huevos.
La Figura 3b muestra una configuración alternativa de los elementos salientes en forma de coronita, que presentan 1, 2 o más pares de troncos 26a de forma convexa, que están unidos con la base 10c con una primera zona terminal y se extienden a lo largo de un sentido esencialmente perpendicular a la base 10c con un extremo opuesto, siendo la distancia entre estos puntos terminales menor que la distancia entre los troncos 26a en la mitad del tronco.
La Figura 3c muestra una variedad de elementos salientes 26 en forma de pelillos delgados, que pueden presentar un diámetro de aproximadamente 1 gm hasta aproximadamente 100 gm, de modo preferente de aproximadamente 10 gm hasta aproximadamente 50 gm.
La Figura 3d muestra elementos salientes 26 en forma de torreta, que presentan una forma esencialmente rectangular en la vista en sección. No obstante, las torretas pueden presentar también forma esencialmente cilindrica, ovalada, prismática o similar.
La Figura 3e muestra elementos salientes 26 en forma de un pelillo, que presenta un extremo de cabeza esférico 26f en el extremo del pelillo 26 opuesto a la base 10c.
La Figura 3f muestra elementos salientes 26, que presentan esencialmente la forma de un cono truncado, que presenta un extremo de cabeza esférico 26f en la punta del cono truncado. Es obvio que en las formas de realización mostradas en las Figuras 3e y 3f también puede estar previsto un extremo de cabeza en forma de un elipsoide de rotación.
Las Figuras 4a y 4f muestran elementos salientes 26 modificados, que corresponden esencialmente a los elementos salientes mostrados en las Figs. 3a a f. No obstante, los elementos salientes 26 en las formas de realización mostradas en las Figs. 4a a d presentan una zona de superficie hidrófila 26e. La zona de superficie hidrófila 26e está dispuesta, o bien formada, preferentemente en una zona central de la superficie de los elementos salientes 26. En especial, la zona de superficie hidrófila 26e está rodeada de una zona de superficie hidrófoba de elementos salientes 26. Ventajosamente, la zona de superficie hidrófila 26e es apropiada para localizar el área de contacto entre el gas retenido en la capa que retiene gas 10 y el líquido 4 que entra en contacto en la zona de superficie hidrófila 26. Así se puede evitar de modo más ventajoso una rotura del área de contacto entre gas y líquido en estos puntos, de manera que se puede reducir la pérdida de gas a partir de la capa que retiene gas 10.
La Figura 4e muestra elementos salientes 26 en forma de un pelillo que presenta un extremo de cabeza esférico 26f en el extremo del pelillo 26 opuesto a la base 10c, estando formada una zona hidrófila 26e en el extremo de cabeza esférico. Es obvio que el extremo de cabeza esférico también puede presentar configuración completamente hidrófila.
La figura 4f muestra elementos salientes 26, que presentan esencialmente la forma de un cono truncado, que presenta un extremo de cabeza esférico 26f en la punta del cono truncado, estando formada una zona hidrófila 26e en el extremo de cabeza esférico. Es obvio que el extremo de cabeza esférico también puede presentar configuración completamente hidrófila. Además, es obvio que en las formas de realización mostradas en las Figuras 4e y 4f también puede estar previsto un extremo de cabeza en forma de elipsolide de rotación.
La Figura 5 muestra una sección a través de otra forma de realización de la cubierta de superficie 6, que está dispuesta en una pared 2. Análogamente a la forma de realización mostrada en la Figura 2, la forma de realización mostrada en la Figura 5 comprende una instalación de salida de gas 28, que está unida con una instalación de alimentación de gas 14 que atraviesa la pared 2. La capa que retiene gas 10, que se dispone, o bien está fijada en la pared 2 con un lado orientado al cuerpo 10b, comprende cavidades 30 en lugar de los elementos salientes. Las cavidades 30 comprenden un orificio de paso en el lado orientado al líquido de la capa que retiene gas 10, siendo el diámetro del orificio de paso 32 preferentemente menor que el diámetro de las cavidades 30. En especial,
las cavidades 30 pueden presentar configuración esencialmente esférica. No obstante, es obvio que las cavidades 30 también pueden presentar configuración angular, o bien ovalada.
El material de la capa que retiene gas 10, en el que están formadas las cavidades 30, es un material hidrófobo. No obstante, es obvio que la pared interna de las cavidades 30 también puede estar recubierta con un material hidrófobo en la capa que retiene gas 10.
El gas que sale a través de la instalación de salida de gas 28 se puede almacenar, o bien retener, en las cavidades 30 de la capa que retiene gas 10. Debido a la tensión superficial del área de contacto entre gas y el líquido 4 a poner en contacto, el área de contacto entre gas y líquido sobresale frente a la superficie del material sólido de la capa que retiene gas 10, es decir sobre el área del orificio de paso 32. De este modo se forma un colchón de gas entre el líquido 4 y la pared 2, o bien el material sólido de la capa que retiene gas 10, al menos en la zona de las cavidades 30.
La Figura 6 muestra una forma modificada de la forma de realización mostrada en la Figura 5, estando dotados elementos idénticos de signos de referencia idénticos. Las cavidades 30 formadas en la capa que retiene gas 10 presentan un revestimiento hidrófobo 34 en la pared interna de las cavidades 30, de modo que el material sólido de la capa que retiene gas no debe estar constituido completamente por el material hidrófobo. El área de contacto entre gas y líquido se forma análogamente a la forma de realización mostrada en la Figura 5.
Para minimizar ulteriormente la resistencia al flujo de una corriente de líquido a lo largo del sentido longitudinal L en el área de contacto entre el líquido y el material sólido de la capa que retiene gas 10, la capa que retiene gas 10 puede presentar un revestimiento de superficie 36 con un material que reduce la adherencia al menos por zonas. El revestimiento de superficie puede comprender, por ejemplo, micro- o nanopartículas, que forman una rugosidad superficial definida en el intervalo de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 10 pm. Además, el revestimiento de superficie puede presentar también un revestimiento continuo con teflón o nanoteflón, que puede presentar un grosor de capa de aproximadamente 0,15 nm hasta aproximadamente 500 nm. De modo más preferente, para la formación de una estructura de superficie, el revestimiento de superficie 36 puede comprender partículas a partir de polímeros, PDMS, silicio, dióxido de silicio, hidróxido de silicio, metales, en especial acero y fibras de acero, y resinas epoxídicas.
La Figura 7 muestra una estructura a partir de elementos salientes 26, 27 del mismo tipo, presentando los elementos salientes 26, 27 diferentes tamaños. De este modo, los elementos salientes 27 pueden sobresalir ulteriormente a los elementos salientes 26 en un factor de aproximadamente 1,1 hasta aproximadamente 2 de la base 10c en el sentido del líquido 4. De este modo se producen ventajosamente dos planos de estructuración de la interfase líquido-gas. Mediante estas estructuras se evita ventajosamente una eliminación completa del gas, que se retiene en la capa que retiene gas 10, en zonas de la capa que retiene gas 10.
A bajas velocidades de circulación del líquido 4 a lo largo del sentido longitudinal L, o bien en el caso de una pequeña sobrepresión del líquido 4 en comparación con la presión de gas dentro de la capa que retiene gas 10, el límite líquido-gas transcurre esencialmente en forma de una envoltura de las zonas de cabeza 27d de los elementos salientes 27, que sobresalen de la pared 2 respecto a los elementos salientes 26. De este modo se produce ventajosamente una capa de aire esencialmente continua, que se soporta, o bien se apoya, únicamente por los elementos salientes 27 en lo esencial. Ventajosamente, la fricción entre líquido 4 y la pared 2 se reduce en gran medida, por ejemplo a un valor menor que 5 % del valor de fricción sin gas en la capa que retiene gas 10. No obstante, en este estado, la capa que retiene gas 10 tiende fácilmente a una pérdida de gas en el caso de fluctuaciones de presión entre el gas 5 retenido en la capa que retiene gas y el líquido 4 adyacente. En otras palabras, la fuerza por superficie, o bien la energía de activación por superficie, necesaria para el escape de burbujas de gas, o bien para el arrastre de burbujas de gas, es relativamente reducida.
La figura 8 muestra la forma de realización mostrada en la Figura 7 tras una pérdida de gas producida a partir de la capa que retiene gas 10. El límite líquido-gas sigue ahora esencialmente una envoltura de los elementos salientes 26, que sobresalen menos en el sentido del líquido 4. Las zonas individuales rellenas con gas de la capa que retiene gas 10, que se forman a través de los espacios intermedios entre los elementos salientes 26, están limitadas por los elementos salientes 27, que penetran ahora en el líquido 4 por zonas. En especial se puede evitar un intercambio de gas entre zonas individuales formadas por los elementos salientes 27 a través de los elementos salientes 27.
La reducción de la resistencia al flujo es aún significativa en este estado, pero se reduce considerablemente en comparación con el estado mostrado en la Figura 7. No obstante, la base 10c está aún separada espacialmente del líquido 4 a través del gas 5 en la capa que retiene gas 10, esencialmente por completo, es decir, en aproximadamente 90 % hasta aproximadamente 98 %. Ventajosamente, la fuerza necesaria para eliminar gas 5 ulterior a partir de la capa que retiene gas 10 a través de la corriente de líquido 4 en el estado mostrado en la Figura 8 es mayor que en el estado mostrado en la Figura 7. De este modo se impide ventajosamente que se disuelvan cantidades de gas mayores a partir de la capa que retiene gas tras una pérdida de gas inicial a partir de la capa que retiene gas 10.
En el caso de una pérdida de gas ulterior a partir de la capa que retiene gas 10, por ejemplo debido a fluctuaciones de presión muy elevadas entre el gas y el líquido 4 adyacente, un volumen de gas reducido permanece en los nichos hidrófobos entre los elementos salientes 26. De este modo se reduce ciertamente la acción reductora de fricción de la capa de gas respecto a la resistencia al flujo de un líquido 4 que fluye a lo largo del sentido longitudinal L, pero, de modo ventajoso, únicamente hasta un 10 % de la superficie de la base 10c está en contacto directo con el líquido 4, de modo que siempre se produce una separación esencialmente completa de la pared 2, o bien de la base 10c, y del líquido 4.
Las Figuras 9 y 10 muestran una forma de realización modificada de la cubierta de superficie 6 mostrada en las Figuras 7 y 8. Por lo tanto, elementos idénticos están caracterizados con signos de referencia idénticos. Los elementos salientes 26, 27 comprenden adicionalmente zonas de superficie hidrófilas 26e, 27e, que posibilitan una adherencia mejorada de la interfase entre líquido y gas a los elementos salientes 26, 27 asignados, en especial a sus zonas de cabeza 26d, 27d. Esta sujeción local del límite gas-líquido se denomina también “sujeción”, de modo que las zonas de superficie hidrófilas 26e, 27e también se pueden denominar “centros de sujeción”. Ventajosamente, mediante la previsión de zonas de superficie hidrófilas 26e, 27e se aumenta la fuerza necesaria por área para el desprendimiento de burbujas de gas a partir de la capa que retiene gas 10, de modo que se pueden reducir las pérdidas de gas a partir de la capa que retiene gas 10. Además, de este modo se produce ventajosamente una resistencia al flujo reducida en la capa que retiene gas 10 y una separación mejorada entre el líquido 4 y la base 10c, o bien la pared 2.
De modo más preferente se pueden formar otras zonas de superficie hidrófilas (no mostradas) entre los elementos salientes 26e, 27e en la base 10c. Estas zonas de superficie hidrófilas impiden un desprendimiento, o bien arrastre de gas, que se ha acumulado en la zona adyacente a la base 10c. Este gas acumulado en la base 10c sirve ventajosamente como última reserva de gas, eliminable solo con dificultad, que cubre en especial aproximadamente 60 % hasta aproximadamente 98 % de la superficie de la base 10c, o bien de la pared 2, y separa de este modo la superficie cubierta del líquido 4. De este modo, también mediante un volumen de gas reducido, se provoca ventajosamente que la superficie de la pared 2 esté protegida ante oxidación, o bien corrosión, esencialmente por completo. Además, los restos de gas que permanecen en la base 10c actúan ventajosamente como centros de germinación para la reconstrucción de la capa de gas por medio de la instalación de alimentación de gas (como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 1,2, 5 y 6).
Es obvio que también también se pueden formar tres o más estructuras jerárquicas de elementos salientes en la capa que retiene gas 10. En otras palabras, adicionalmente a los elementos salientes 26, 27 mostrados en las Figuras 7 a 10 pueden estar previstos otros elementos salientes, que sobresalen ulteriormente de la base 10 en el sentido del líquido 4 respecto a los elementos salientes 27.
Es obvio que los elementos salientes 26, 27 pueden estar distribuidos regularmente, de manera casi regular o aleatoria espacialmente en la capa que retiene gas 10. Además, en diversos puntos pueden estar previstas cavidades, o bien depresiones, que sirven como bolsas de gas, es decir, como reserva de gas. Son asimismo apropiadas como revestimientos de superficie de rugosidad determinada también superficies porosas cuyos poros situados en la superficie pueden servir como cavidades, o bien bolsas de gas. Por ejemplo, también las cavidades 30 de las Figs. 5 y 6 pueden formarse estando constituida la base c por un material poroso, estando los poros en la zona de los orificios de paso 32 unidos con el exterior de la base 10c.
En el caso de una estructuración de los elementos salientes 26, 27 en varias escalas de longitud de exceso en el sentido del líquido 4 es especialmente preferente que los elementos salientes más largos, que determinan la posición de la interfase líquido-gas en las Figuras 7 y 9, también presenten una menor densidad de área (número de elementos salientes 27 por centímetro cuadrado). Por el contrario, los elementos salientes 26 que, como se muestra en las Figs. 8 y 10, determinan la interfase líquido-gas para el caso de que la capa que retiene gas haya perdido ya una cantidad de gas considerable, presentan preferentemente una mayor densidad de área. Además, estos elementos salientes 26 también son preferentemente menores en diámetro y, si están presentes, son menores en tamaño, o bien diámetro de las zonas de superficie hidrófilas.
Los elementos salientes 26, 27, que están constituidos por un material superhidrófobo o presentan una superficie hidrófoba, o bien superhidrófoba, se pueden dotar preferentemente de zonas de superficie hidrófilas aplicándose la superficie de los elementos salientes 26, 27 mediante aplicación o crecimiento de material en forma de nanoparticulas, y a continuación o simultáneamente hidrofobizándose la superficie nanorrugosa producida de este modo con grupos terminales hidrófobos, apolares, o grupos tetrafluoretileno, o mediante adsorción de moléculas basadas en tetrafluoretileno u otras moléculas apolares o hidrófobas, o grasas o aceites orgánicos o inorgánicos. A continuación, estas zonas hidrófobas se pueden hacer menos hidrófobas selectivamente mediante interacción con un plasma. Las zonas cuya hidrofobización se reduce, en otras palabras, que se han dotado de funcionalización hidrófila, pueden ser, por ejemplo, puntas, extremos de hebras, elevaciones máximas, ángulos salientes, aristas y bordes, superficies rugosas y similares.
Para el caso de que las superficies de los elementos salientes 26, 27 sean eléctricamente conductivas, por ejemplo en el caso de uso de polímeros eléctricamente conductivos para la formación de los elementos salientes 26, 27, para la reducción de la hidrofobización se puede utilizar una descarga eléctrica que, debido al efecto de
pico, de modo preferente tiene lugar exactamente en los picos y en las curvaturas más fuertes y en los puntos de superficie más salientes, es decir, exactamente donde deben estar dispuestas preferentemente las zonas de superficie hidrófilas. Por medio de la descarga, la capa de protección hidrófoba se destruye localmente en los puntos de descarga, de modo que se producen zonas de superficie relativamente hidrófobas en relación con las zonas hidrófobas de los elementos salientes 26, 27.
La Figura 11 muestra una estructura a partir de elementos salientes 26 esencialmente del mismo tamaño, presentando la capa que retiene gas 10 una estructura rugosa 38, que está formada con rugosidad uniforme tanto en la zona de la base 10c como también en la zona de los elementos salientes 26. De este modo, las estructuras de la superficie rugosa pueden presentar preferentemente un tamaño que es menor en comparación con el tamaño de los elementos salientes 26 en un factor de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20. La superficie rugosa puede presentar también una distribución de rugosidad multimodal, que comprende rugosidades de aproximadamente 10 pm hasta aproximadamente 3 pm, pudiéndose considerar en especial los elementos salientes 26 como máxima rugosidad dentro de la distribución de rugosidad.
De este modo resultan ventajosamente dos o más planos de estructuración de la interfase líquido-gas, como se describió ya respecto a las Figuras 7 a 10. Las explicaciones en estas se consideran análogamente para la forma de realización mostrada en la Figura 11. Mediante la superficie rugosa 38 se evita ventajosamente una eliminación completa de gas, que se retiene en la capa que retiene gas 10, en zonas de la capa que retiene gas 10.
De modo más preferente, los elementos salientes 26 pueden presentar zonas de superficie hidrófilas 26e, que posibilitan una adherencia mejorada de la interfase entre líquido y gas a los elementos salientes 26 asignados. Es obvio que la superficie rugosa 38 puede presentar una estructura de superficie espacial casi regular o aleatoria. Las Figuras 12a a 12c muestran una forma de realización que es similar a la forma de realización mostrada en la Figura 11. En el estado mostrado en la Figura 12a, la capa que retiene gas 10 está completamente rellena con gas 5. Tras una pérdida de gas que se produce a partir de la capa que retiene gas 10, la interfase líquido-gas se desplaza como se muestra en la Figura 12b. Debido a una pérdida de gas ulterior, la interfase líquido-gas se desplaza como se muestra en la Figura 12c. Si bien debido a la pérdida de gas se aumenta la resistencia al flujo de la pared 2 relativamente a un líquido 4 que fluye, se impide esencialmente un contacto directo del líquido con la capa que retiene gas 10, o bien la pared 2, con lo cual la pared 2 se protege, por ejemplo, ante una influencia corrosiva del líquido.
Las Figuras 13a y 13b muestran fibras 40, cuyas superficies hidrófobas están provistas de elementos salientes 26, 27. En este caso, la Figura 13a muestra una estructura, o bien disposición de elementos salientes 26 como se muestra también en la Figura 1. La Figura 13b muestra una estructura, o bien disposición de elementos salientes 26, 27 como se muestra también en las Figuras 9 y 10. Por lo tanto, las fibras 40 presentan las propiedades descritas respecto a estas figuras. Los elementos salientes están provistos de zonas hidrófilas 26e, 27e. Las fibras 40 pueden servir como elementos salientes de la capa que retiene gas de la cubierta de superficie, y presentar configuración integral con esta.
Las Figuras 14a y 14b muestran fibras 40, que presentan respetivamente una estructura de anillo de elementos salientes 26, 27, que corresponden a las estructuras mostradas en las Figuras 13a y 13b. También en los anillos 26, 27 que se extienden a lo largo de la extensión de las fibras 40 están formadas zonas hidrófilas 26e, 27e.
La Figura 15 muestra una fibra 40, cuya superficie hidrófoba rugosa 38 presenta una estructura, o bien disposición, como se muestra en la Figura 11.
Las Figuras 16a a 16d muestran respectivamente una vista en perspectiva de una disposición bidimensional preferente de los elementos salientes hidrófobos 26 de una capa que retiene gas 10. La Figura 17a muestra una vista en planta sobre la disposición bidimensional preferente mostrada en la Figura 16a.
Los elementos salientes 26 están formados según la forma mostrada en la Figura 3a. Es obvio que los elementos salientes también pueden presentar cualquier apariencia conveniente, por ejemplo las apariencias mostradas en las Figuras 3 y 4.
Como se muestra en las Figuras 16a y 17, la disposición bidimensional de los elementos salientes 26 está dividida en zonas parciales 44 individuales, los denominados “compartimentos”, comprendiendo cada zona parcial 44 de la capa que retiene gas 10 una variedad de elementos salientes 26. Las zonas parciales 44 individuales están limitadas por una pared de separación 42 impermeable al fluido frente a zonas parciales 44 adyacentes o frente al entorno. Se entiende por un fluido tanto un gas, un líquido, como también una mezcla de estos. Por consiguiente, la pared de separación 42 impide que se forme una corriente de líquido o una corriente de gas entre las zonas parciales 44. En especial en el caso de una diferencia de presión entre dos zonas parciales adyacentes 44, por medio de las paredes de separación 42 se impide ventajosamente que el gas salga de una zona parcial 44 a la zona parcial adyacente, y de este modo se aumenta localmente la resistencia al flujo frente a un líquido que entra en contacto.
En especial se evita que zona parcial 44 se cargue con gas por encima de su capacidad de absorción de gas a
través del gas que fluye, y que el gas pase seguidamente al líquido y se pierda de este modo.
Las paredes de separación 42 pueden estar formadas preferentemente por el mismo material que los elementos salientes 26. En especial, la capa que retiene gas 10 puede estar formada conjuntamente, o bien en una pieza, con los elementos salientes 26 y las paredes de separación 42. De modo más preferente, las paredes de separación 42 de una zona parcial 44 presentan esencialmente la misma altura que los elementos salientes 26 contenidos en la zona parcial 44. De modo más preferente, los elementos salientes 26 presentan zonas de superficie hidrófilas 26e y/o las paredes de separación 42 presentan zonas de superficie hidrófilas 42a.
Como se muestra en la Figura 16b, los elementos salientes 26 también pueden presentar configuración completamente hidrófoba, mientras que las paredes de separación 42 presentan zonas de superficie hidrófilas 42a.
De manera alternativa, las paredes de separación 42 también pueden estar formadas por un material hidrófilo por completo o por zonas, como se muestra en la Figura 16c, mientras que los elementos salientes 26 pueden ser completamente hidrófobos o también pueden presentar zonas de superficie hidrófilas 26a, correspondientemente a los elementos salientes 26 mostrados en la Figura 16a (no mostrados en la Figura 16c). Por ejemplo, únicamente las superficies orientadas al líquido de las paredes de separación 42 pueden presentar configuración hidrófila o estar recubiertas.
Por último, las paredes de separación 42 también pueden formar completamente una zona parcial 44, como se muestra en la Figura 16d. En otras palabras, la zona parcial 44 no contiene elementos salientes. Preferentemente, el fondo 44a de la zona parcial 44 presenta una superficie hidrófoba. Las paredes de separación pueden presentar configuración hidrófila por completo o por zonas. Por ejemplo, únicamente las superficies orientadas al líquido de las paredes de separación 42 pueden presentar configuración hidrófila o estar recubiertas. En especial, las paredes de separación 42 pueden presentar configuración esencialmente hidrófoba, estando formada una zona hidrófila plana o lineal en el borde superior, es decir, en las superficies orientadas al líquido de las paredes de separación 42, que está preferentemente cerrada, o bien no está interrumpida por una o varias zonas hidrófobas, de modo que se evita eficazmente el intercambio de gas entre dos zonas parciales 44 adyacentes también por encima de los bordes superiores de las paredes de separación 42. En este caso, las paredes de separación pueden incluir un volumen cerrado de la zona parcial 44, de modo que el gas dentro de esta zona parcial 44 se retiene y esencialmente no puede escapar a la zona parcial adyacente.
Es obvio que las diversas formas de realización de los elementos salientes 26 se pueden combinar de manera arbitraria con las diversas formas de realización de las paredes de separación 42 para formar una zona parcial 44 (cerrada).
En especial, al menos una zona parcial 44, opcionalmente con una pared de separación 42 o varias paredes de separación 42, puede estar formada como un azulejo, o bien una baldosa, que se puede fijar a un cuerpo. Un azulejo, o bien una baldosa (en lo sucesivo también llamadas baldosas de aire), puede presentar en especial una variedad de más de 1000, más de 10000 o más de 100000 zonas parciales 44. Ventajosamente, una pared de cualquier tamaño con una variedad de tales azulejos, o bien baldosas, se puede dotar, o bien cubrir con una capa que retiene gas, con lo cual resulta de modo más ventajoso un montaje flexible y únicamente se debe disponer un número reducido de azulejos, o bien baldosas diferentes.
Las zonas parciales 44 están formadas, o bien configuradas de tal manera, y colocadas en el cuerpo de tal manera que la extensión longitudinal de las zonas parciales 44 a lo largo de las verticales es menor que a lo largo de las horizontales perpendiculares a estas. En especial si las zonas parciales 44 están fijadas a un casco, la extensión longitudinal a lo largo del sentido gravitacional (vertical) es ventajosamente menor que a lo largo del sentido de flujo del agua en la circulación de la embarcación (esencialmente la horizontal), ya que el gas contenido en la capa que retiene gas, debido a la distancia de paredes de separación 42, entonces menor, reduce la diferencia de presión entre dos zonas parciales 44 adyacentes. Mayores distancias entre las paredes de separación 42 a lo largo de la horizontal posibilitan simultáneamente una minimización de las zonas hidrófilas, en las que se produce una fricción entre el agua y el barco.
Por lo tanto, las zonas parciales 44 presentan preferentemente forma rectangular, como se muestra en la Figura 17a.
No obstante, es obvio que las zonas parciales 44 también pueden presentar preferentemente forma hexagonal, alveolada, triangular, cuadrada u otra forma. La Figura 17b muestra una vista en planta sobre una forma de realización preferente, estando dispuestas las paredes de separación 42 de modo que se forman zonas parciales 44 cuadradas. La Figura 17c muestra una vista en planta sobre una forma de realización preferente, estando dispuestas las paredes de separación 42 de la misma longitud de modo que se forman zonas parciales 44 hexagonales. La Figura 17d muestra una vista en planta sobre una forma de realización preferente, estando dispuestas las paredes de separación 42 de modo que se forman zonas parciales 44 alargadas, alveoladas, o bien hexagonales.
Recubrimiento para la protección de superficies bajo líquido
Un aspecto describe en resumen un método para la consecución de una acción antiincrustante, así como de una acción protectora contra corrosión y ataque químico de superficies bajo líquido mediante uso de un revestimiento que retiene una capa de gas bajo líquido.
La superficie -por ejemplo del barco, tubo, ventana, instrumento de medición, recipiente de agua, etc.- estar equipada adicionalmente con una capa tóxica o que contiene biocida, o un revestimiento que desarrolla una acción antiincrustante química o biológica mediante otros tipo de aditivos. La ventaja consiste entonces en que los principios activos se liberan solo cuando se requieren, concretamente cuando la superficie no está cubierta brevemente con una capa de gas, sino que entra en contacto con agua o con organismos marinos. De este modo, la liberación de aditivos tóxicos o biocidas se efectúa apenas con poca frecuencia y exactamente en caso necesario -con la consecuencia de que la cantidad de sustancias tóxicas depositadas en el líquido, por ejemplo el agua de mar o el agua dulce, por tiempo y área se puede reducir hasta en varias potencias de diez, lo que tiene a su vez dos consecuencias ventajosas:
(i) La liberación de sustancias tóxicas y biocidas se reduce drásticamente -sin reducción de la eficacia antiincrustación y
(ii) De este modo también se prolonga drásticamente el tiempo que se mantiene la reserva de tales sustancias en el barniz del barco o en el revestimiento antes de consumirse hasta el punto de que la acción antiincrustación disminuya -y de este modo los intervalos de servicio de los barcos y otras instalaciones. Especialmente en plataformas petroleras, parques eólicos en alta mar y otros objetos difícilmente accesibles, esto es enormemente ventajoso.
La consecución de la acción antiincrustación se puede obtener mediante uso de capas que contienen aire, o bien generalmente que contienen gas, bajo agua, en sí o en combinación con la adición de gases o aerosoles tóxicos, biocidas o que actúan de otro modo sobre el crecimiento vegetal biológico, a través de la capa de gas.
La capa de gas en sí forma ya una barrera para el asentamiento de organismos marinos. Esto se considera en especial para el asentamiento de bacterias, algas diatomeas, organismos unicelulares y microorganismos que forman el denominado limo, o bien son responsables de las microincrustaciones y forman frecuentemente la base de un asentamiento de organismos mayores. Si la superficie, por ejemplo de un barco, etc. está rodeada de una capa de aire y no entra en contacto con agua, de este modo ya no es posible un asentamiento ni una propagación de estos organismos.
El crecimiento vegetal de barcos y otras embarcaciones, así como instalaciones técnicas, paredes, construcciones, etc. expuestas al agua, por sistemas biológicos en crecimiento es un gran problema técnico tanto en agua dulce como también en agua de mar. En el caso de crecimiento vegetal de barcos se añade para mayor dificultad que el crecimiento vegetal aumenta considerablemente la fricción de los barcos en el agua y, de este modo, también el consumo de combustible. La solución previa de equipar los barcos, etc., con pinturas, barnices y revestimientos tóxicos para la protección ante tal crecimiento vegetal ya no es sostenible y se prohíbe en medida creciente, ya que se puede identificar que estos revestimientos de barco altamente tóxicos depositan cantidades considerables de sustancias y compuestos tóxicos, en especial metales pesados y compuestos de metales pesados, en el agua de mar.
No obstante, primero se deben encontrar aún sustancias no toxicas con suficiente protección ante la bioincrustación. Presumiblemente, las posibilidades para ello son escasas también en el futuro, ya que los sistemas deben impedir por una parte el crecimiento vegetal biológico con organismos marinos, pero al mismo tiempo no deben dañar precisamente los organismos marinos en su acción, para no deteriorar la fauna y la flora de mares y costas. Por lo tanto, la tarea planteada representa posiblemente una contradicción en sí. Por lo tanto, se debe encontrar una vía para mermar selectivamente los organismos acuáticos y marinos en la superficie sin que se produzca un daño considerable de los organismos en el ecosistema del agua dulce o del agua de mar circundante. La presente invención muestra una solución técnica para tal vía.
Ya que, por una parte, los organismos marinos y otros seres vivos, que quieren establecerse en el barco u otras superficies técnicas en agua dulce y salada, se deben inhibir y combatir en un asentamiento, pero la medida debe actuar muy selectivamente solo en estas superficies y no dañar los organismos biológicos u organismos marinos en otros lugares, se impone la aplicación de una medida local que se refiera exclusivamente a las superficies a proteger y su entorno inmediato.
Conforme al procedimiento según la invención, el problema técnico expuesto se soluciona de la siguiente manera: ya que técnicamente es posible retener capas de gas en una superficie bajo agua e introducir el gas selectivamente en esta capa a través de tejidos, capas porosas o pequeños orificios o toberas, se impone equipar la superficie a proteger con una superficie o capa que retenga tal gas e introducir un gas o aerosol que combata este crecimiento vegetal (con partículas de sol de acción correspondiente) a intervalos de tiempo regulares o irregulares o en caso necesario, es decir, en el caso de crecimiento vegetal biológico incipiente o producido, en la capa de gas sobre la superficie. El tratamiento está entonces especialmente exento de efectos secundarios para el ecosistema si el gas o aerosol es mínimamente soluble en agua o si el compuesto se descompone tras
un cierto tiempo en componentes no tóxicos o es tóxico solo en concentraciones elevadas, o si en la superficie del barco se utiliza simplemente CO2 para sofocar los organismos marinos asentados. En este caso, el tratamiento y la dosificación se pueden efectuar de manera manual o automática.
Variantes y características opcionales se refieren a una
- Combinación con sensorística y/o cámaras para el registro automático del alcance y/o tipo de crecimiento vegetal biológico con o sin evaluación cuantitativa del alcance del crecimiento vegetal.
- Combinación con una sensorística selectiva localmente y/o cámaras para el registro automático y la detección local del crecimiento vegetal biológico con o sin evaluación cuantitativa del alcance.
- Posibilidad de aplicación selectiva localmente del gas o aerosol eficaz selectivamente en los puntos en los que se ha producido o comienza el crecimiento vegetal.
- Posibilidad de dosificación selectiva localmente según intensidad y tipo de crecimiento vegetal.
- Sensorística de gas para el registro de resolución local de la composición de gas, o bien de la concentración de principios activos en la capa de gas.
- Analítica de gas mediante extracción de gas, o bien aerosol, a partir de la capa, también en combinación con espectroscopía de masas, analítica IR, cromatografía en gel, cromatografía de gases, etc. para la analítica de resolución local y/o de resolución temporal de la composición y/o concentración de principios activos en la capa de gas.
- Analítica acompañante de componentes disueltos del gas o del aerosol en el agua circundante para permanecer por debajo de valores límite determinados en cualquier momento y en cualquier lugar y cumplir todos los requisitos medioambientales de manera segura en cualquier lugar y en cualquier momento y detener el tratamiento en caso necesario en cualquier momento de manera manual o -preferentementeautomática mediante detección inmediata de la alimentación de gas activo o aerosol.
La consecución de la acción antiincrustante también se puede obtener mediante uso de capas que retienen aire bajo agua en combinación con materiales, aditivos y revestimientos de superficie tóxicos.
Ya existen revestimientos para barco que son altamente eficaces contra el crecimiento vegetal debido a organismos acuáticos, o bien marinos. Su problema no consiste en que estos sean tóxicos -tienen que serlo, o al menos deben serlo para ser eficaces contra un asentamiento debido a organismos marinos. Su problema consiste más bien en que, a través del contacto duradero con el agua, los compuestos tóxicos y los metales pesados llegan al agua a largo plazo.
El procedimiento según la invención establece aquí: los revestimientos eficaces contra el crecimiento vegetal se conservan y, por consiguiente, la acción antiincrustación está garantizada y probada técnicamente. Además de revestimientos antiincrustación recién desarrollados, también se pueden utilizar revestimientos probados durante años y décadas. No obstante, se impide un depósito en el agua circundante y, de este modo, en el ecosistema circundante estando formada la superficie con revestimiento antiincrustación como superficie que retiene aire, o bien que retiene gas, y por lo tanto no entrando en contacto el agua con la superficie provista de revestimiento antiincrustación, ya que entre la superficie -en caso dado tóxica- y el agua se encuentra una capa de aire o gas permanente, y en especial también persistente bajo condiciones de funcionamiento. En el caso de pérdida de gas debido a cargas pico, en una variante preferente del procedimiento, la capa se carga posteriormente con gas de nuevo (“se regenera”): técnicamente es posible retener tal capa de gas en una superficie bajo agua e introducir el gas selectivamente en esta capa a través de tejidos, capas porosas o pequeños orificios o toberas. De este modo, en el caso de pérdida de gas, la capa se puede regenerar de nuevo inmediatamente. Las hebras, fibras, columnas, puntas o espinas, etc. que “sujetan” o sostienen la capa de aire, pueden, pero no tienen que tener una acción antiincrustación por sí mismos o mediante su revestimiento.
Variantes y características opcionales se refieren a una
- Combinación con una sensorística automática -de modo preferente selectiva de manera local- para el control contra pérdida de aire.
- Combinación de tal sensorística con un dispositivo de carga posterior automático -de modo preferente selectivo de manera local-, de modo que se garantice una presencia permanente de la capa de gas y se evite un contacto más duradero del agua de mar con el revestimiento antiincrustación.
- Analítica acompañante de componentes tóxicos disueltos de la capa en el agua circundante, para permanecer por debajo de valores límite determinados en cualquier momento y en cualquier lugar y cumplir todos los requisitos medioambientales de manera segura en cualquier lugar y en cualquier momento. - Utilización del procedimiento y del dispositivo también en agua dulce.
- Utilización del procedimiento y del dispositivo también con barnices, revestimientos y pinturas tóxicos, antibióticos, biocidas, que contienen metales pesados y otros.
- Utilización del procedimiento y del dispositivo también con barnices, revestimientos y pinturas no tóxicos. - Utilización de la capa de gas también para la reducción de la fricción del barco, bote, etc.
- Utilización de técnicas y procedimientos citados según la invención citados en agua dulce o salobre o de mar.
- Utilización de técnicas y procedimientos citados según la invención citados no solo para la superficie de barcos, sino también para las superficies externas e internas de otros componentes técnicos que entran en contacto con agua, así como para correspondientes paredes, construcciones, etc. bajo agua, así como para tuberías, baños, etc.
La consecución de acción antiincrustación mediante uso de capas que contienen aire bajo agua se puede efectuar únicamente mediante la acción de la capa de gas o en combinación con ultrasonido, movimientos mecánicos y deformaciones, ondas de choque, tratamientos térmicos reiterados de la superficie (por ejemplo mediante calefacción eléctrica de pelillos eléctricamente conductivos, tejidos, etc.) o tratamiento UV o impulsos eléctricos, incluyendo gases que se producen en la descomposición electroquímica de agua o agua salada o agua de mar. El uso de superficies que retienen aire, o bien que retienen gas bajo agua, representa la base del procedimiento aquí presentado. Ya que técnicamente es posible retener capas de gas en una superficie bajo agua e introducir el gas selectivamente en esta capa a través de tejidos, capas porosas o pequeños orificios o toberas, se impone equipar la superficie a proteger con tal superficie o capa que retiene gas y suprimir el contacto de sistemas biológicos con la superficie a proteger primeramente ya mediante la propia capa de gas. No obstante, tal contacto metálico es necesario como punto de partida para una adherencia y, sin embargo, se impide mediante una capa de aire o gas.
No obstante, si debido a choques, fricción intensiva, etc., se efectúa tal contacto y en último término un crecimiento vegetal, adicionalmente se puede recurrir a otras medidas para el combate físico de organismos marinos a intervalos de tiempo regulares o irregulares, o bien en caso necesario, es decir, en el caso de crecimiento vegetal biológico incipiente o producido, para evitar el empleo de química contaminante, ofreciéndose especialmente dos procedimientos: (i) la reducción mecánica y la disolución del contacto adhesivo de organismos marinos con el soporte al que se fijan mediante el movimientos de hebras elásticas, mediante ondas de choque y mediante ultrasonido, así como (ii) el calentamiento local (en especial resistivo o mediante inducción o mediante microondas o combinación de estos procedimientos) para la destrucción térmica de la capa celular adherente.
En una variante de procedimiento preferente, las estructuras (pelillos, fibras, etc.), que provocan la retención de aire de la superficie, se forman eléctricamente conductivos y se calientan directamente. De manera alternativa o adicional, la superficie, en especial la aerénquima, se puede formar eléctricamente conductiva y servir como calefacción local.
En otra variante del procedimiento también se puede aplicar radiación, a modo de ejemplo luz ultravioleta, en combinación con la superficie que retiene gas.
Variantes y características opcionales se refieren a un
- Uso de estructuras de superficie metálicas.
- Uso del procedimiento y del dispositivo también en agua dulce.
- Uso del procedimiento y del dispositivo también con barnices, revestimientos y pinturas tóxicos, antibióticos, biocidas, que contienen metales pesados y otros.
- Uso del procedimiento y del dispositivo también junto con barnices, revestimientos y pinturas no tóxicos. - Uso de la capa de gas también para la reducción de la fricción del barco, bote, etc.
- Recubrimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Uso de técnicas y procedimientos citados según la invención en agua dulce o salobre o de mar.
- Uso de técnicas y procedimientos citados según la invención no solo para la superficie de barcos, sino también para las superficies externas e internas de otros componentes técnicos que entran en contacto con agua, así como para correspondientes paredes, construcciones, etc. bajo agua, así como para tuberías, baños, etc.
En otras palabras, los objetos (preferentes) de la solicitud se pueden describir de la siguiente manera:
El objeto 1 se refiere a un revestimiento para la protección de una superficie o interfase, expuesta a un líquido de manera duradera o temporalmente por completo o en parte, ante corrosión, ataque químico y/o (bio)incrustación, caracterizado por que la superficie o interfase está recubierta de modo que retiene bajo líquido una capa de gas continua o no continua, existente permanente o temporalmente, y esta capa de gas protege la superficie ante la corrosión, el ataque químico y/o la (bio)incrustación.
El objeto 2 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que, en el caso de la protección ante incrustación, se trata de bioincrustación, en especial en forma de microincrustación, macroincrustación, el ataque de algas, moluscos y/u otros organismos marinos, o una combinación de estas formas.
El objeto 3 se refiere a un revestimiento según el objeto 1 o 2, caracterizado por que el revestimiento utilizado, completa o parcialmente cubierto con la capa de gas de manera permanente o temporal, contiene en sí mismo biocidas, TBT, cobre, plata, metales pesados o compuestos metálicos o complejos metálicos o aleaciones metálicas, u otros componentes o aditivos que reducen la incrustación, y la tasa de liberación de estas sustancias (cantidad de estas sustancias liberada por tiempo y área) se reduce por medio de la capa de gas. El objeto 4 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que el revestimiento para la protección de superficies se aplica sobre la superficie de barcos, yates, botes y otras embarcaciones, o en instalaciones o construcciones técnicas instaladas en el mar, en especial plataformas petroleras, instalaciones eólicas en alta mar, construcciones de acero, construcciones de hormigón u otras instalaciones técnicas instaladas en el mar o en agua dulce de manera fija o móvil, boyas, tuberías y cables, dispositivos de propulsión, superficies de barco, tornillos de barco y dispositivos de control, ventanas, etc. que se encuentran temporal o permanentemente bajo agua o se lavan con agua, timones de barco, faros de barcos y otras unidades funcionales ópticas emisoras de luz.
El objeto 5 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que, en el caso del gas de la capa de gas continua o no continua, existente permanente o temporalmente, se trata de aire, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, argón, helio o mezclas de estos gases y/o por que, en el caso del líquido, se trata de agua, agua salada, agua de mar o alcohol o disoluciones acuosas o alcohólicas.
El objeto 6 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que el revestimiento contiene estructuras de superficie, columnas, hebras, granos.
El objeto 7 se refiere a un revestimiento según el objeto 1 o 6, caracterizado por que el revestimiento presenta estructuras de superficie, columnas, hebras, granos u otras estructuras que tienen una altura de 0,02 mm a 2 mm, y una superficie hidrófila con o sin parches hidrófilos, áreas terminales o laterales.
El objeto 8 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que el revestimiento que retiene gas se aplica sobre el lado externo o interno de tuberías o de recipientes de reacción para reacciones químicas, o en el lado interno de recipientes para la conservación de líquidos.
El objeto 9 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que la retención de aire se efectúa bajo utilización del efecto de Salvinia, del efecto de Nototecta o mediante superficies estructuradas jerárquicamente.
El objeto 10 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que la capa de gas no continua está constituida por una disposición regular, parcialmente regular o irregular de burbujas de aire sobre la superficie de revestimiento.
La Figura 18 muestra una estructura preferente de una capa que retiene gas, que presenta una variedad de resaltos hidrófobos, que presentan opcionalmente una zona de cabeza hidrófila, que está orientada al agua en el uso operativo. La capa que retiene gas está dispuesta en un barniz, que contiene opcionalmente un biocida o cobre.
Dispositivo para la consecución de una capa de gas bajo líquido
Un aspecto describe en resumen capas de gas sobre superficies bajo líquido, que son de gran interés biológico para la reducción de la fricción en barcos y en oleoductos, así como para la consecución de la protección de la superficie ante la formación de depósitos, la (bio)incrustación y el ataque químico.
Mediante una estructuración de la superficie apropiada se consigue retener concomitantemente bajo agua una capa de gas o de burbujas de gas que se adhiere a la superficie. El problema es que tal capa es estable solo durante un tiempo limitado y después se pierde. Este problema se soluciona mediante una capa recargable de nuevo con gas.
Según un aspecto, la presente invención combina
(1) Una capa estructurada que contiene una capa de gas o burbujas de gas bajo líquido con
(2) Un sistema de recarga constituido por (i) conductos de alimentación o canales de gas, así como toberas o microtoberas o (ii) una membrana porosa, un material textil, un sistema de tejido, fieltro, material flocado o fibras o capa sinterizada o (iii) recarga de gas a través de una captura de, por ejemplo, (micro)burbujas de gas generadas por un molinillo a través de hebras superficiales o estructuras de superficie, que poseen preferentemente superficies repelentes de líquido, así como con
(3) Un dispositivo de recarga constituido, por ejemplo, por (i) una bomba de gas o (ii) una autorrecarga, por ejemplo mediante el vacío que genera un objeto que se mueve relativamente al líquido o una circulación o (iii) un molinillo para la generación externa de burbujas de gas, que se capturan entonces por la superficie estructurada.
Ya que el gas perdido a partir de la capa de gas se puede recargar de nuevo, la capa de gas se conserva a largo plazo y cumple su función deseada. En una variante, la necesidad de recarga se mide a través de sensores, y automáticamente se recarga gas en la capa.
Las capas de aire sobre superficies bajo agua son de gran interés tecnológico, por ejemplo y en especial para la reducción de la fricción en barcos y en sistemas de tuberías y oleoductos, para evitar sedimentos y la formación de depósitos no deseados en superficies bajo líquido, para la consecución de la acción antiincrustación, así como de una acción protectora contra la corrosión y el ataque químico de superficies bajo líquido, respectivamente bajo empleo de un revestimiento que retiene una capa de gas o una capa de burbujas de gas o bolsas de gas bajo líquido.
Mediante una estructuración de la superficie apropiada, con materiales textiles, revestimientos estructurados y/o funcionalizados, eventualmente, por ejemplo, con revestimientos bioinspirados según la imagen de la araña de agua o de Salvinia molesta o Notonecta glauca, se consigue retener una capa de gas, por ejemplo de aire, concomitantemente bajo líquido, por ejemplo bajo el agua, si la superficie se sumerge desde la atmósfera gaseosa bajo líquido, por ejemplo desde el aire bajo el agua. El problema es solo que tal estrato de aire, típicamente de 1 |um a 1 mm de grosor, se adhiere a la superficie solo durante un tiempo limitado, y después se pierde esta capa de gas, generalmente en forma de emisión de burbujas de gas a partir de la capa de gas.
La presente invención soluciona ahora este problema combinando el dispositivo al menos dos de las tres siguientes cosas:
(1) Una capa estructurada que retiene gas bajo líquido, o una capa estructurada que retiene burbujas de gas o bolsas de gas bajo líquido (véase las Figuras 19 a 21) con
(2) Un sistema de canales de recarga, por ejemplo constituido por (i) conductos de alimentación o canales para la alimentación de gas, así como toberas o microtoberas o (ii) una membrana porosa, un material textil, un sistema de tejido, fieltro, material flocado o fibras o capa sinterizada o (iii) una recarga de superficie a través de un dispositivo de captura para burbujas de gas o microburbujas de gas, por ejemplo generadas por un molinillo, que está constituido, por ejemplo, por hebras superficiales o estructuras que poseen superficies repelentes de líquido con o sin centros hidrófilos y, de este modo capturan las burbujas de gas de la superficie en forma de pelillos, columnas o coronitas salientes, o mediante formación de correspondientes depresiones o cavidades con revestimiento repelente de líquido, y se fijan a la superficie y se integran en una capa de gas existente, y con
(3) Un dispositivo de recarga, por ejemplo en forma de (i) una bomba u otros dispositivo de recarga activo o (ii) una autorrecarga, por ejemplo mediante el vacío que genera una embarcación que se mueve relativamente al líquido o el vacío que genera una circulación de líquido relativamente a una boya en reposo, estación de medición, pared, etc (diferencia de presión que se genera mediante corriente de velocidad v = 0,5 . densidad de líquido . v2) o (ii) un molinillo para la generación externa de burbujas de gas, que se capturan entonces por la superficie estructurada (véase punto (2)).
De manera alternativa, también se puede dosificar posteriormente sustancia líquida o sólida, que libera un gas por sí misma o bajo reacción química con el líquido circundante y de este modo construye de nuevo o completa la capa de gas o la capa de burbujas de gas (“relleno”).
Ya que el gas que se pierde se puede recargar de nuevo, la capa de gas se conserva sobre la superficie de líquido también a largo plazo, y cumple su función deseada.
En lugar de la capa de gas, también se puede presentar una capa constituida por burbujas de gas o bolsas de gas individuales (bolsas de aire) o que contiene estas.
En una variante del procedimiento, la necesidad de recarga se mide a través de sensores y, como sustitución del gas que falta o del gas perdido a partir de la capa de gas, en la correspondiente zona se alimenta nuevamente gas, en todas partes o selectivamente en la zona a la que corresponde el respectivo sensor, mediante activación de la bomba o del molinillo, o mediante apertura de las correspondientes válvulas de gas (“recarga de gas a demanda”). Por consiguiente, en esta variante del procedimiento se mide la necesidad de recarga a través de
sensores, y el gas perdido o que falta en la capa se recarga automáticamente con el dispositivo.
Naturalmente, de este modo también se puede efectuar la primera construcción de una capa de gas en caso necesario.
Un dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente de una capa de gas bajo líquido, está caracterizado por que la capa se puede cargar de nuevo en caso de pérdida de gas a través de un soporte permeable a gas, pudiendo ser el soporte permeable a gas un soporte textil, otro tejido o fieltro, un material flocado, una capa de cerámica porosa o apropiada para la difusión de gas, una capa metálica con poros, un fieltro metálico o una malla metálica, una membrana semipermeable, una capa -preferentemente hidrófoba o superhidrófoba- porosa, microporosa o nanoporosa (preferentemente a base de polímeros, materiales cerámicos, metales o materiales compuestos).
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
El problema consiste en que, bajo condiciones de funcionamiento adversas (oleaje, impacto de olas en revestimientos de barco, etc.) o durante intervalos de tiempo largo, en algunos puntos o en total se produce una pérdida de gas parcial o completa, local o extendida.
Conforme al procedimiento según la invención se utilizan elementos planos junto con un dispositivo, que se pueden cargar de nuevo con gas tras pérdida de gas parcial o total. El dispositivo según la invención para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente de una capa de gas bajo líquido, está caracterizado por que la capa se puede cargar de nuevo en el caso de pérdida de aire a través de un soporte permeable a gas, pudiendo ser el soporte permeable a gas un soporte textil, otro tejido o fieltro, un material flocado, una capa de cerámica porosa o apropiada para la difusión de gas, una capa metálica con poros, un fieltro metálico o una malla metálica, una membrana semipermeable, una capa -preferentemente hidrófoba o superhidrófoba- porosa, microporosa o nanoporosa (preferentemente a base de polímeros, materiales cerámicos, metales o materiales compuestos).
En una variante del procedimiento se utiliza una aerénquima para la recarga de gas.
Variantes y características opcionales se refieren a
- Una combinación de la anterior carga de la capa de gas (“relleno”) con dispositivos adicionales para la nueva carga o recarga artificial de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc.
- Un revestimiento de las superficies con teflón, politetrafluoretileno y sus derivados, en especial también micro- y nanopartículas a partir de estas sustancias.
- Un revestimiento de las superficies con sprays antiadherentes disponibles comercialmente o también micro- y nanopartículas.
- Un uso de estructuras de superficie a partir de polímeros, resinas, PDMS, silicio, dióxido de silicio e hidróxido de silicio, metales, acero y fibras de acero, acero inoxidable, epoxi.
- Una impresión de las estructuras de superficie en barnices, incluyendo barnices para barco, con y sin subsiguiente funcionalización superficial o revestimiento, por ejemplo con teflón o nanoteflón (grosor de capa preferente 0,15 nm a 500 nm).
- Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario.
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de superficies y estructuras de superficie hidrófobas o superhidrófobas para las superficies que
retienen gas.
- Un uso de pelillos, columnas, estructuras en forma de coronita, estructuras en forma de batidor de huevos, torretas y otras estructuras elevadas, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras.
- Un uso de cavidades, depresiones, orificios y concavidades y otras estructuras cóncavas, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras.
- Un uso de una combinación de pelillos, columnas, estructuras en forma de coronita, estructuras en forma de batidor de huevos, torretas y otras estructuras elevadas, así como cavidades, depresiones, orificios y concavidades, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras.
- Un uso de válvulas y reguladores de flujo y elementos de ajuste para el control y/o la regulación de la alimentación de gas a los orificios de salida que rellenan por primera vez o de nuevo la capa de gas. - Un uso como revestimiento en barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
En otras palabras, objetos preferentes de la solicitud se pueden describir de la siguiente manera:
El objeto 1 se refiere a un dispositivo y a un revestimiento de superficie para la carga con una capa de gas y la retención de esta bajo líquido, constituido por (i) una superficie estructurada o un revestimiento de superficie o un revestimiento textil que presenta una estructura que permite retener una capa de gas continua no continua (la última, es decir, la capa de gas no continua, por ejemplo constituida por burbujas de gas o bolsas de gas dispuestas de manera regular o irregular, las bolsas de gas o bolsas de aire, es decir, pequeñas bolsas rellenas con gas bajo líquido en la topografía de la superficie) de manera duradera o al menos durante un tiempo breve en el caso de inmersión bajo un líquido, pudiendo ser la estructuración de la superficie una estructuración topográfica regular o irregular (“relieve”) o una funcionalidad química variable espacialmente (patrón químico o “modelo químico”), o una combinación de ambas, y (ii) un dispositivo que permite cargar la superficie de nuevo con gas en el caso de pérdida de gas, alimentándose el gas (a) en el líquido desde fuera, por ejemplo en forma de pequeñas burbujas de gas circulantes, que se capturan entonces por la capa estructurada o (b) alimentándose el gas desde dentro de la capa, por ejemplo a través de toberas o poros o canales o un sistema de conducción dentro o fuera de la capa estructurada, alimentándose el gas, por ejemplo, a partir de una reserva de gas, una reserva de gas a presión, a partir de botellas de gas a presión o con ayuda de una bomba o (c) generándose el gas directamente en la capa, por ejemplo mediante descomposición catalítica y/o electroquímica de agua o (d) extrayéndose el gas directamente del líquido en forma de gas disuelto, presente en el líquido, o en forma de líquido que se evapora en la capa de gas y forma o sustituye una parte del gas de la capa de gas continua o no continua o de las burbujas de gas o bolsas de aire en el líquido (“capas de gas autorrecargables”), pudiéndose provocar la primera carga o la nueva carga, por ejemplo, mediante un vacío en la capa de gas, que se ocasiona mediante un movimiento relativo entre líquido y capa de gas, por ejemplo mediante un barco que se mueve relativamente al agua.
El objeto 2 se refiere a un uso del dispositivo y el revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que esta superficie o interfase expuesta a un líquido de manera duradera o temporal, completa o parcialmente, se protege (i) ante una formación de depósitos, por ejemplo bajo acción concomitante de compuestos orgánicos e inorgánicos, así como componentes biológicos y biógenos del líquido, y/o (ii) ante corrosión y/o (iii) ataque químico debido al líquido y/o gases, moléculas, complejos, gotas (en el caso de emulsiones) o partículas de material sólido disueltos en el líquido, y/o (iv) ante (bio)incrustación, mediante una capa de gas continua o no continua, existente permanente o temporalmente, bajo líquido, pudiéndose tratar en el caso de la incrustación en especial de bioincrustación, en especial en forma de microincrustación, macroincrustación, el ataque de algas, moluscos, percebes y/u otros organismos marinos, o una combinación de estas formas.
El objeto 3 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que el dispositivo y el revestimiento para la protección de superficies se aplica sobre la superficie de barcos, yates, botes y otras embarcaciones, o en instalaciones o construcciones técnicas instaladas en el mar, en especial plataformas petroleras, instalaciones eólicas en alta mar, construcciones de acero, construcciones de hormigón u otras instalaciones técnicas instaladas en el mar o en agua dulce de manera fija o móvil, boyas, tuberías y cables, dispositivos de propulsión, superficies de barco, tornillos de barco y dispositivos de control, ventanas, etc. que se encuentran temporal o permanentemente bajo agua o se lavan con agua, timones de barco, faros de barcos y otras unidades funcionales ópticas emisoras de luz.
El objeto 4 se refiere a un dispositivo y a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que, en el caso del gas de la capa de gas continua o no continua, existente permanente o temporalmente, se trata de aire,
nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, argón, helio o mezclas gaseosas que contienen estos gases y/o por que, en el caso del líquido, se trata de agua, agua salada, agua de mar o alcohol o disoluciones acuosas o alcohólicas.
El objeto 5 se refiere a un dispositivo y a un revestimiento según el objeto 1, conteniendo el revestimiento de la superficie estructuras de superficie, columnas, hebras, granos, que presentan una superficie hidrófoba o superhidrófoba, de modo preferente completa o parcialmente, de modo preferente caracterizado por que estas estructuras de superficie, columnas, hebras, granos, etc, están recubiertas a su vez con una capa hidrófila delgada, preferentemente de 0,1 nm a 2 gm de grosor, de modo especialmente preferente de 0,1 nm a 100 nm de grosor.
El objeto 6 se refiere a un revestimiento según el objeto 1 o 5, caracterizado por que el revestimiento presenta estructuras de superficie, columnas, hebras, granos u otras estructuras de una altura de 0,01 mm a 5 mm y presentan una superficie hidrófila con o sin parches hidrófilos, áreas finales o laterales hidrófilas.
El objeto 7 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que el revestimiento que retiene gas se aplica sobre el lado externo o interno de tuberías o de recipientes de reacción para reacciones químicas o en el lado interno de recipientes para la conservación de líquidos.
El objeto 8 se refiere a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que la retención de aire se efectúa bajo utilización del efecto de Salvinia, del efecto de Nototecta o mediante superficies estructuradas jerárquicamente.
El objeto 9 se refiere a un dispositivo y a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que, en el caso del revestimiento de superficie, se trata de materiales textiles, tejidos, compuestos de fibra o revestimientos permeables a gases, membranas semipermeables o capas micro-, o bien nanoporosas, y la alimentación de gas y/o la nueva carga se efectúa a través de estos poros y canales en los materiales textiles, tejidos, compuestos de fibra o revestimientos permeables a gases, membranas semipermeables o capas micro, o bien nanoporosas.
El objeto 10 se refiere a un dispositivo y a un revestimiento según el objeto 1, caracterizado por que la (re)carga de la superficie con una capa de gas, o bien la recarga de gas, se efectúa a través de pequeñas toberas o microtoberas, preferentemente mediante toberas o microtoberas, que están insertadas en la estructura de superficie de la superficie estructurada, de modo especialmente preferente en las depresiones de la capa de superficie, por ejemplo en el pie de pelillos, columnas u otras estructuras de superficie elevadas, pudiendo actuar las propias estructuras, o bien columnas, como toberas o microtoberas de alimentación de gas en una variante preferente.
La Figura 19a muestra una estructura de superficie constituida por elementos en forma de batidor de huevos. La Figura 19b muestra una estructura de superficie constituida por elementos en forma de coronita. La Figura 19c muestra una estructura de superficie constituida por pelillos hidrófobos. La figura 19d muestra una estructura de superficie constituida por elementos en forma de torreta.
La Figura 20 muestra una disposición de una cubierta de superficie, o bien una capa que retiene gas, en una pared de barco, alimentándose gas a la capa que retiene gas desde el lado opuesto al agua.
La Figura 21 muestra una estructura de superficie constituida por cavidades. La Figura 22 muestra igualmente una estructura de superficie constituida por cavidades, presentando la superficie revestimiento hidrófobo de manera opcional.
Elementos funcionales para la aplicación de una capa de gas bajo líquido
Un aspecto describe en resumen capas de gas sobre superficies bajo líquido, que son de gran interés tecnológico para la reducción de la fricción en barcos y en oleoductos, así como para la consecución de la protección de la superficie ante la formación de depósitos, la (bio)incrustación, la corrosión y el ataque químico.
Mediante una estructuración de la superficie apropiada se consigue retener concomitantemente bajo agua una capa de gas o de burbujas de gas que se adhiere a la superficie. El problema es que tales superficies presentan frecuentemente estructura compleja y a menudo se pueden producir solo con dificultad en gran superficie, como sería necesario, por ejemplo, para un revestimiento de barco. También una producción directamente en el astillero o en la plataforma en alta mar, etc. es posible solo con dificultad.
Estos problemas se solucionan mediante la aplicación de dicha superficie estructurada, que retiene gas, sobre un soporte modular o mediante la estructuración del propio soporte, pudiendo ser este soporte modular un “azulejo” o una “baldosa” o una lámina o un elemento laminar rígido o elástico o dúctil, que puede estar constituido preferentemente por polímero, cerámica, metal (acero, cobre, plata, etc.), un material textil, un material poroso, un material semiconductor, o por otros materiales, y presentando este una superficie estructurada o una superficie estructurada jerárquicamente para retener la capa de aire. Después se aplica, se pega, se atornilla, se enmasilla,
se suelda o se estaña el propio soporte modular sobre la superficie, o se une con el fondo de manera reversible o irreversible mediante tratamiento térmico, o se fija de otro modo sobre la superficie del objeto o del elemento que se debe equipar con una capa de gas bajo líquido.
Un aspecto se refiere a una aplicación modular de elementos con propiedades reductoras de la fricción o propiedades antiincrustación, o con propiedades generadoras o productoras de una capa que retiene gas o una capa de gas bajo líquido.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
El problema consiste en la aplicación reversible, también posterior, económica, de estructuras de superficie complejas en parte.
Conforme al procedimiento según la invención se utilizan elementos modulares planos, que posen las propiedades de superficie citadas anteriormente y que, eventualmente mediante adhesión, también se pueden aplicar posteriormente sobre la superficie, por ejemplo el lado externo de barcos o el lado interno de tuberías.
Variantes y características opcionales se refieren a
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas;
- Una aplicación de elementos de área flexibles;
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible;
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies y/o estructuras de superficie de cobre o plata;
- Un uso de superficies y/o estructuras de superficie de hierro o acero;
- Un uso de superficies, estructuras de superficie, columnas, puntas, tejidos, estructuras de fibra, fieltros de fibra y mallas de hierro o aleaciones de hierro, acero o acero inoxidable sin o con revestimiento, en el último caso preferentemente mediante capas poliméricas delgadas;
- Un uso de estructuras de superficie cerámicas;
- Un uso de superficies y/o estructuras de superficie a partir de polímeros, gomas, resina, epoxi;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción;
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos;
- Una combinación de la anterior carga de la capa de gas (“relleno”) con dispositivos adicionales para la nueva carga o recarga artificial de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc.;
- Un revestimiento de las superficies con teflón, politetrafluoretileno y sus derivados, en especial también micro- y nanopartículas de estas sustancias;
- Un revestimiento de las superficies con sprays antiadherentes disponibles comercialmente o también micro- y nanopartículas;
- Un uso de estructuras de superficie a partir de polímeros, resinas, PDMS, silicio, dióxido de silicio e hidróxido de silicio, metales, acero y fibras de acero, acero inoxidable, epoxi;
- Ugna impresión de las estructuras de superficie en barnices, incluyendo barnices para barco, con y sin subsiguiente funcionalización superficial o revestimiento, por ejemplo con teflón o nanoteflón (grosor de capa preferente 0,15 nm a 500 nm);
- Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario;
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de superficies y estructuras de superficie hidrófobas o superhidrófobas para las superficies que retienen gas;
- Un uso de pelillos, columnas, estructuras en forma de coronita, estructuras en forma de batidor de huevos, torretas y otras estructuras elevadas, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras;
- Un uso de cavidades, depresiones, orificios y concavidades y otras estructuras cóncavas, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras;
- Un uso de una combinación de pelillos, columnas, estructuras en forma de coronita, estructuras en forma de batidor de huevos, torretas y otras estructuras elevadas, así como cavidades, depresiones, orificios y concavidades, preferentemente con revestimiento repelente de líquido (para el caso de que el líquido sea agua con revestimiento hidrófobo o superhidrófobo) para las superficies para la retención de gas en o entre estas estructuras;
- Un uso de válvulas y reguladores de flujo y elementos de ajuste para el control y/o la regulación de la alimentación de gas a los orificios de salida que rellenan por primera vez o de nuevo la capa de gas; - Un uso como revestimiento en barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Un dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente de una capa de gas bajo líquido, puede estar caracterizado por que la capa de gas está subdividida en “compartimentos” individuales, elementos de área que están protegidos especialmente en el borde contra el escape de gas en la zona marginal mediante zonas pobladas de hebra más densas, mediante nervaduras o pernos hidrófilos de densidad elevada o mediante paredes hidrófilas con resalto, es decir, algo salientes en la parte superior.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otras cosas se utiliza con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín. No obstante, el problema consiste en que
(i) El aire se escapa en los bordes del revestimiento y
(ii) En el caso de superficies extensas, recubiertas con capas de gas, frecuentemente existen diferencias de presión considerables entre diferentes puntos de la capa. Un ejemplo es una pared vertical bajo agua. Mediante la presión hidrostática, que aumenta linealmente con la profundidad de agua, diferentes puntos de la superficie están expuestos a diferente presión estática. Si la superficie está dotada de una capa que retiene gas y, por consiguiente, está recubierta con una capa de gas bajo líquido, el gas de zonas de presión elevada se comprime a zonas de baja presión. Por lo tanto, no se produce la formación de una capa de gas de grosor homogéneo y -lo que es más grave- la capa de gas se escapará finalmente en las zonas de presión más elevada.
(iii) Se da un problema correspondiente también si, en el caso de los gradientes de presión en la capa, no se trata de aquellos debidos a la presión hidrostática, sino de los debidos a diferencias de presión dinámicas,
eventualmente en base a diferentes velocidades de flujo del líquido circundante en diferentes puntos de la superficie.
Conforme al procedimiento según la invención, el problema se soluciona no reteniendo las superficies que retienen gas una capa de gas continua, sino estando subdividida la capa de gas en “compartimentos” individuales, segmentos herméticos contra el flujo de gas, cada uno de los cuales es suficientemente reducido -en el caso de gradientes de presión de gravitación tienen en especial una extensión vertical suficientemente reducida- de modo que las diferencias de presión de un compartimento son suficientemente reducidas para evitar una distribución considerablemente inhomogénea del gas dentro de un compartimento, es decir, diferencias considerables en el grosor de la capa de aire.
Conforme a otro procedimiento según la invención, además los bordes de la superficie que retiene gas y los bordes de los compartimentos individuales están protegidos contra un escape de gas en los bordes mediante medidas especiales, pudiendo consistir estas medidas en un aumento de la densidad por área de las estructuras que retienen gas, en un aumento de los pernos hidrófilos, en un uso de estructuras extendidas linealmente, en un revestimiento hidrófilo especial de las nervaduras, hebras o los pernos limitantes.
Variantes y características opcionales se refieren a
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. (en lo sucesivo llamados también “baldosas de aire”) con las propiedades de superficie deseadas;
- Una aplicación de elementos de área flexibles;
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible;
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción;
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
El concepto novedoso de baldosas de aire:
- Azulejos y láminas, o bien elementos laminares que retienen una capa de gas bajo líquido;
- Modulares, flexibles, aplicables sobre superficies lisas o rugosas, curvadas o no curvadas, de cualquier tamaño;
- Fácilmente aplicables sobre superficies existentes;
- Azulejos con una capa de aire -o generalmente: una capa de gas- bajo líquido;
- Modulares:
- Fácilmente aplicables sobre superficies existentes;
- Azulejos, es decir, elementos planos de cualquier forma que retienen o construyen una capa de gas bajo líquido, por ejemplo bajo agua;
- Así como disposiciones de tales elementos;
- Así como aparatos, por ejemplo barcos o tuberías, que poseen tales elementos en sus superficies externas o internas;
- Azulejos, es decir, elementos planos de cualquier forma, que retienen o construyen una capa de gas bajo líquido, por ejemplo bajo agua;
- Así como disposiciones de tales elementos;
- Incluyendo elementos de área que rellenan completamente las superficies en disposición periódica;
- Así como aparatos, por ejemplo barcos o tuberías, que poseen tales elementos en sus superficies externas e internas;
- No hay un gran gradiente de presión dentro de un azulejo;
- Diferencia de presión hidrostática dentro de un azulejo es máxima densidad de líquido x altura de azulejo x aceleración de la gravedad;
- Se solucionan problemas debidos a efectos marginales mediante compartimentación y sellado de bordes dentro de un azulejo;
- En sistemas con capa de gas recargable se pueden integrar conductos de alimentación o sistemas de carga de gas en el módulo, o bien el soporte modular;
- Concepto modular;
- Fácil montaje;
- Fácil sustitución y recambio de azulejos defectuosos;
- También aplicables sobre superficies curvadas mediante soportes flexibles;
- Recubrimiento reversible;
- Pegado y despegado ya están resueltos técnicamente;
- No requieren una construcción de barco determinada;
- No requieren un soporte especial;
- Muy apropiados para el enorme mercado de remodelación;
- También para barcos nuevos.
El concepto novedoso de baldosas de aire:
- También son posibles revestimientos parciales;
- Tiempos de montaje cortos;
- Apropiados para los más diversos tamaños de barco;
- Por consiguiente, es muy fácilmente posible la ampliación;
- No se deben producir grandes áreas, sino solo grandes números de piezas de azulejos, o bien elementos laminares o rollos laminares individuales;
- Son posibles los más diversos materiales para la capa que retiene aire, para el material soporte y para el pegamento;
- Esto permite una fácil adaptación a las condiciones ambientales (agua dulce, agua salada, etc.);
- Elementos individuales, preferentemente 0,2 cm x 0,2 cm a 10 cm x 10 cm se separan dentro de la superficie de un elemento soporte (“baldosa de aire” o “azulejo”) como unidad de área que retiene aire con borde final -preferentemente hidrófilo-;
- Idea: creación de compartimentos para la separación contra el intercambio de aire entre los compartimentos;
- 10 cm x 10 cm a 100 cm x 100 cm como tamaño preferente para los baldosas de aire (con montaje de compartimentos dentro de cada azulejo) y con montaje de baldosas de aire para el revestimiento de áreas mayores;
- Reducción de la fricción con revestimiento modular, selectiva localmente donde y como se requiera; - Retención de aire bajo condiciones operativas reales;
- El montaje simultáneo de diferentes tipos de baldosas o láminas o elementos laminares con diferente revestimiento en diferentes puntos del objeto a revestir, por ejemplo del barco, se posibilita mediante el principio modular, según función requerida y condiciones de presión y flujo presentes localmente (para la retención de aire) y condiciones lumínicas (relevantes respeto a bioincrustación).
Concepto modular:
- Fácil montaje;
- Fácil sustitución y recambio de azulejos defectuosos;
- Otra ventaja: desacoplamiento del emplazamiento de la producción del revestimiento de superficie del lugar en el que este se aplica sobre la superficie, por ejemplo el barco. Esto es importante, ya que la producción de superficies estructuradas de manera parcialmente compleja para la retención de gas bajo líquido requiere un proceso de producción especial, que no se puede estructurar sin más junto a cada barco a revestir, o incluso en el mar en la industria costa afuera como plantas de producción.
- Otra ventaja: instalaciones de producción compactas, ya que no se deben producir superficies enormes, sino cada azulejo o elemento laminar o rollo laminar reducido.
- Otra ventaja: no hay limitación de tamaño de las superficies a revestir a través del tamaño de la instalación de producción: con número suficientemente grande de pequeños azulejos se pueden cubrir áreas de cualquier tamaño.
- Consecuentemente una ventaja: no es necesaria una ampliación del proceso de producción hasta áreas demasiado grandes a través de los azulejos individuales o el rollo laminar individual o el elemento laminar individual (= un elemento de área de tamaño y forma determinados).
- No tóxico;
- No costoso;
- Peso reducido;
- Agradable ópticamente y adaptable a la óptica del barco (color, impresión, etc.);
- No combustible o inflamable;
- Fácilmente combinable con azulejos que se basan en otras tecnologías reductoras de la fricción (azulejos con piel de tiburón / piel de delfín, superficies hidrófobas o superhidrófobas, etc.);
- No se requieren conocimientos especiales en la aplicación;
- No se requieren aparatos especiales;
- Producción masiva económica de un producto estándar en la fábrica en lugar de revestimiento especial costoso con máquinas especiales en el barco in situ.
Tarea: capas de aire resistentes bajo agua
Contenido: retención de aire en superficies artificiales
Retención de aire:
- Limitada a largo plazo o temporalmente
- Bajo vacío
- En gradientes de flujo
Ventajas y propiedades
- Producción modular, adaptable a cualquier tamaño de objeto y forma de objeto, áreas susceptibles de revestimiento con relleno completo;
- Retención de aire a largo plazo;
- Retención de aire bajo vacío;
- Retención de aire en gradientes de flujo
La Figura 23 muestra un barco 2’ cuya pared está provista de una variedad de azulejos 6, o bien baldosas (“baldosas de aire”), de modo que una capa que retiene gas en esta protege la pared del barco ante la influencia del agua.
La Figura 24 muestra una cubierta de superficie, o bien azulejo 6, que presenta paredes de separación 42, para
separar fluidamente entre sí una variedad de zonas de la capa que retiene gas 10.
La Figura 25 muestra un azulejo, o bien una baldosa (“baldosas de aire”).
La Figura 26 muestra una sección a través de una pared de barco, que está provista de azulejos 6, o bien baldosas (“baldosas de aire”).
Un aspecto describe en resumen un uso de superficies que retienen aire, o bien que retienen gas, bajo agua u otro líquido para la protección de superficies ante corrosión a través del líquido o a través de componentes, iones o aditivos y componentes que están contenidos en el líquido -incluyendo también posibles partículas de material sólido reactivas, que se encuentran en el líquido.
La protección de superficies ante corrosión es de gran significado técnico. En especial superficies de cuerpos sólidos, por ejemplo superficies metálicas bajo líquido, por ejemplo bajo agua, en especial bajo agua salada, están expuestas a fuertes ataques corrosivos. En este caso ayuda el revestimiento con barnices anticorrosivos, lo que está vinculado, no obstante, a inconvenientes considerables. En este caso se deben citar en especial: (i) los barnices se vuelven quebradizos y se agrietan con el tiempo, o bien se desprenden, (ii) frecuentemente depositan también componentes tóxicos en el agua, (iii) en la aplicación en el intervalo de temperaturas elevadas tienen frecuentemente solo una estabilidad a la temperatura limitada a largo plazo, y (iv) frecuentemente no son suficientemente estables incluso frente al medio químico, en especial en el caso de aplicación bajo medios químicamente agresivos, como ácidos, hidróxidos, agentes oxidantes o agentes reductores fuertes.
Conforme al procedimiento según la invención, estos cuatro problemas se solucionan no dejando entrar en contacto el medio líquido con el recipiente o el tubo u otra pared, sino empleándose “recipientes y depósitos de aire (u otro gas), es decir, aplicándose entre la verdadera pared del recipiente o la pared del tubo u otro límite una capa de un gas (preferentemente inerte en el entorno químico dado) como capa de gas sobre la superficie, y evitándose de este modo un contacto entre líquido reactivo y pared del recipiente, aplicándose un revestimiento que retiene gas para la aplicación de una capa de gas persistente sobre la superficie, por ejemplo bajo utilización del efecto de Salvinia o de Notonecta.
Variantes y características opcionales se refieren a
- Una utilización de la capa de gas también para el intercambio de gas, para la introducción de gases de reacción (eductos), para la eliminación de productos de reacción o para la limpieza y el lavado.
- Una aplicación de elementos de área flexibles que retienen gas.
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de esta capa de gas o de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido también para la reducción de la fricción.
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
La producción de superficies que retienen gas bajo líquido con empleo de un conjunto periódico o no periódico de pernos metálicos (pequeñas varillas o espinas metálicas o alambres que son perpendiculares o están inclinados respecto a la superficie sobre la que se aplicaron), preferentemente de acero inoxidable, con o sin capilares para el nuevo relleno de la capa, con o sin utilización del efecto de Salvinia, bajo utilización de una zona hidrófila en el extremo de un perno metálico, hidrófobo de lo contrario.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
El problema consiste en implementar técnicamente tales superficies, por ejemplo según el modelo de Salvinia molesta o Notonecta glauca, de modo que dispongan de vidas útiles, o bien duraciones elevadas, bajo las condiciones operativas complejas desde el punto de vista mecánico y químico, por ejemplo, de la navegación en alta mar:
- De este modo se debe garantizar una estabilidad mecánica del revestimiento en el caso de oleaje considerable y olas,
- Así como una correspondiente estabilidad a la corrosión bajo la acción corrosiva del agua de mar.
Un material ideal que cumple ambas condiciones citadas es el acero inoxidable. Por lo tanto, conforme al procedimiento según la invención, las correspondientes capas que retienen aire bajo agua se realizan de modo que los componentes esenciales de la capa, preferentemente también las hebras, columnas u otro tipo de estructuras aplicadas sobre la superficie para la retención de la capa de aire, están constituidos por acero, preferentemente por acero inoxidable.
Otra ventaja consiste en que, en una variante del procedimiento, las estructuras que retienen aire pueden estar formadas completa o parcialmente por cánulas de acero inoxidable, en cuyo lado o en cuyo extremo se encuentra un orificio a través del cual se puede rellenar de nuevo (“recargar”) con gas la capa de aire o gas en el caso de pérdida de gas.
Ogras variantes, o bien características, se refieren a
- Una aplicación de virutas metálicas o virutas de acero.
- Una aplicación de conjuntos de pequeños clavos metálicos.
- Un uso de acero, hierro y aleaciones de hierro, pero también otros metales o fibras de carbono, como estructuras que retienen aire.
- Un uso de fieltros metálicos o mallas o tejidos de alambre metálico.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas mediante impresión u otro tipo de elaboración de superficies metálicas.
- Un uso de chapas metálicas o láminas metálicas impresas o estructuradas de otro modo, incluyendo el uso de chapas de acero finas o ultrafinas.
- Un uso de estructuras de superficie que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido en lugar de una capa de gas continua.
- Un uso para la reducción de la fricción en líquido.
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Uso de superficies que retienen aire, o bien que retienen gas, bajo agua u otro líquido para la protección ante la adhesión a la pared sólida o la superficie del recipiente en el caso de solidificación del líquido, por ejemplo en la congelación de agua.
Recipientes en los que se debe solidificar un medio, por ejemplo agua, por ejemplo en una heladora o en el congelador de una nevera, tienen generalmente dos problemas: (i) la contracción térmica o la expansión durante la solidificación y (ii) la adhesión del medio solidificado a la pared del recipiente.
Conforme al procedimiento según la invención, el problema de la adhesión se soluciona equipándose el recipiente con un revestimiento que retiene gas y, por consiguiente, no entrando en contacto el propio líquido con las paredes del recipiente o del tubo. También se soluciona el problema (i) si las estructuras que retienen gas se hacen tanto elásticas -preferentemente inclinadas contra la superficie- como también suficientemente largas para poder compensar la expansión o la contracción en la transformación de fases mediante deformación de las estructuras, así como mediante modificación de su ángulo de inclinación y la modificación simultánea del volumen de gas de la capa. Alternativamente, se pueden utilizar paredes de recipiente elásticas, por ejemplo de goma, caucho de silicona, etc, que soportan entonces el revestimiento que retiene gas.
Otras variantes, o bien características, se refieren a
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas;
- Una aplicación de elementos de área flexibles;
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible;
- Un revestimiento de paredes de recipiente y superficies -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción;
- Un uso como revestimiento en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que la capa de gas no se forma continua, sino que se configura en forma de un conjunto de pequeñas burbujas de gas en puntos predefinidos sobre la superficie, en una realización preferente está desarrollada de modo que las burbujas de gas se forman en puntos predefinidos sobre la superficie, que forman una preferencia energética para la estabilización de burbujas de gas mediante estructura topográfica y/o mediante la funcionalización química de la superficie, situándose, en una variante de procedimiento preferente, centros de nucleación en los puntos en los que se deben formar las burbujas de gas, y estando caracterizados los centros de nucleación por que -por ejemplo mediante un punto de rugosidad elevada o inhomogeneidad química de la superficie- reducen la energía de activación para la formación de una burbuja de gas localmente en el punto definido.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
El problema consiste en que
(i) El aire se escapa en los bordes del revestimiento y
(ii) En el caso de superficies extensas, recubiertas con capas de gas, frecuentemente existen diferencias de presión considerables entre diferentes puntos de la capa. Un ejemplo es una pared vertical bajo agua. Mediante la presión hidrostática, que aumenta linealmente con la profundidad de agua, diferentes puntos de la superficie están expuestos a diferente presión estática. Si la superficie está dotada de una capa que retiene gas y, por consiguiente, está recubierta con una capa de gas bajo líquido, el gas de zonas de presión elevada se comprime a zonas de baja presión. Por lo tanto, no se produce la formación de una capa de gas de grosor homogéneo y -lo que es más grave- la capa de gas se escapará finalmente en las zonas de presión más elevada.
(iii) Se da un problema correspondiente también si, en el caso de los gradientes de presión en la capa, no se trata de aquellos debidos a la presión hidrostática, sino de los debidos a diferencias de presión dinámicas, eventualmente en base a diferentes velocidades de flujo del líquido circundante en diferentes puntos de la superficie.
(iv) El problema consiste además en la aplicación reversible, también posterior, económica, de estructuras de superficie parcialmente complejas.
(v) A esto se añade el deseo de una posibilidad sencilla de regeneración o -idealmente- de autorregeneración de la capa de aire.
En lugar de una capa de aire continua o compartimentos de capas de aire se puede utilizar una disposición de burbujas de aire individuales que, inducidas por estructuras de superficie, se forman preferentemente en puntos deseados. A tal efecto se produce y se utiliza un dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que la capa de gas no se forma continua, sino que se configura en forma de un conjunto de pequeñas burbujas de gas en puntos predefinidos sobre la superficie, en una realización preferente está desarrollada de modo que las burbujas de gas se forman en puntos predefinidos sobre la superficie, que forman una preferencia energética para la estabilización de burbujas de gas mediante estructura topográfica y/o mediante la funcionalización química de la superficie, situándose, en una variante de procedimiento preferente, centros de nucleación en los puntos en los que se deben formar las burbujas de gas, y estando caracterizados los centros de nucleación por que -por ejemplo mediante un punto de rugosidad elevada o inhomogeneidad química de la superficie- reducen la energía de activación para la formación de una burbuja de gas localmente en el punto definido.
En una variante del dispositivo citado se utilizan elementos planos que poseen las propiedades de superficie citadas anteriormente y que, eventualmente mediante adhesión, también se pueden aplicar posteriormente sobre la superficie, por ejemplo el lado externo de barcos o el lado interno de tuberías.
Otras variantes, o bien características se refieren a
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas.
- Una aplicación de elementos de área flexibles.
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible.
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción.
- Un uso como revestimiento en barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que la capa de gas se forma independientemente bajo líquido, es decir, no se debe introducir una capa de aire bajo agua, sino que la capa de gas continua o no continua (la última en forma de burbujas de gas sobre la superficie) se forma por sí misma, por ejemplo bajo utilización de moléculas de gas disueltas en el líquido o bajo evaporación del líquido bajo vacío, caracterizado por que, mediante estructuración topográfica y/o química, se producen zonas en las que la penetración de líquido costaría una energía de superficie tan elevada que, bajo líquido, se forman zonas exentas de líquido por sí mismas (“bolsas de aire”) -en una variante del procedimiento mediante el revestimiento periódico o no periódico de la superficie con hebras o espinas de una forma determinada, de modo más preferente con hebras que no se humectan u otras estructuras que forman una “corona” abierta o cerrada, que rodea completa o parcialmente las burbujas de gas que se forman.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
El problema consiste en que, bajo condiciones de funcionamiento adversas (oleaje, impacto de olas en revestimientos de barco, etc.) o durante intervalos de tiempo largo, en algunos puntos o en total se produce una pérdida de gas parcial o completa, local o extendida.
Una nueva carga o recarga artificial con gas subsiguiente es costosa, se debe controlar y requiere dispositivos apropiados, en caso dado costosos, para el relleno y el control, en el caso de estructura en compartimentos de la capa de aire incluso una posibilidad de relleno por cada compartimento, en el caso de estructura de burbujas de gas incluso una posibilidad de relleno por cada burbuja de gas.
Este problema se puede solucionar utilizándose un dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que la capa de gas se forma independientemente bajo líquido, es decir, no se debe introducir una capa de aire bajo agua, sino que la capa de gas continua o no continua (la última en forma de burbujas de gas sobre la superficie) se forma por sí misma, por ejemplo bajo utilización de moléculas de gas disueltas en el líquido o bajo evaporación del líquido bajo vacío, caracterizado por que, mediante estructuración topográfica y/o química, se producen zonas en las que la penetración de líquido costaría una energía de superficie tan elevada que, bajo líquido, se forman zonas exentas de líquido por sí mismas (“bolsas de aire”) -en una variante del procedimiento mediante el revestimiento periódico o no periódico de la superficie con hebras o espinas de una forma determinada, de modo más preferente con hebras que no se humectan u otras estructuras que forman una “corona” abierta o cerrada, que rodea completa o parcialmente las burbujas de gas que se forman.
En una variante del citado dispositivo se utilizan elementos planos que poseen las propiedades de superficie citadas anteriormente y que, eventualmente mediante adhesión, también se pueden aplicar posteriormente sobre la superficie, por ejemplo el lado externo de barcos o el lado interno de tuberías.
Otras variantes, o bien características se refieren a
- Una combinación de la anterior autorrecarga de la capa de gas y dispositivos adicionales para la nueva carga o la recarga de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc., - Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario.
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas;
- Una aplicación de elementos de área flexibles;
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible;
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción;
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Dispositivo para la retención de burbujas de aire o gas (“bolsas de aire”) bajo líquido, caracterizado por que se utilizan hebras con una estructura de coronita abierta o cerrada, o también grupos de hebras sencillas, curvadas, directamente en la superficie, de modo que las hebras como grupo forman una coronita, es decir, un “depósito” abierto, en el que las burbujas de aire o gas se rodean y también se retienen bajo líquido en el medio fluido o contra la fuerza ascensional -en realización preferente con un equipamiento de las superficies de las hebras con una superficie o un revestimiento de superficie hidrófobo o superhidrófobo, de modo igualmente preferente con hebras elásticas, que se pueden deformar junto con la burbuja de gas en el caso de carga mecánica, además -en una variante de la invención- uso de burbujas de gas en las coronitas como centros de nucleación para la nueva carga independiente o artificial de una capa de gas, partiendo de burbujas de gas en las coronitas.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
Un problema consiste en la nucleación controlada y la retención de burbujas de gas individuales en un punto definido y su sujeción mediante fuerzas externas.
Conforme al procedimiento según la invención se produce y se utiliza un dispositivo para la retención de burbujas de aire o gas (“bolsas de aire”) bajo líquido, caracterizado por que se utilizan hebras con una estructura de coronita abierta o cerrada, o también grupos de hebras sencillas, curvadas, directamente en la superficie, de modo que las hebras como grupo forman una coronita, es decir, un “depósito” abierto, en el que las burbujas de aire o gas se rodean y también se retienen bajo líquido en el medio fluido o contra la fuerza ascensional -en realización preferente con un equipamiento de las superficies de las hebras con una superficie o un revestimiento de superficie hidrófobo o superhidrófobo, de modo igualmente preferente con hebras elásticas, que se pueden deformar junto con la burbuja de gas en el caso de carga mecánica, además -en una variante de la invenciónuso de burbujas de gas en las coronitas como centros de nucleación para la nueva carga independiente o artificial de una capa de gas, partiendo de burbujas de gas en las coronitas.
En una variante del procedimiento se utilizan coronitas abiertas o cerradas, que no se encuentran directamente sobre la superficie, sino que se encuentran en el extremo de un pie o de un pie multifiliar o ahorquillado (“estructura de batidor de huevos” abierta o cerrada).
En otra variante del citado dispositivo se utilizan elementos planos que poseen las propiedades de superficie citadas anteriormente y que, eventualmente mediante adhesión, también se pueden aplicar posteriormente sobre la superficie, por ejemplo el lado externo de barcos o el lado interno de tuberías.
Otras variantes, o bien características se refieren a
- Un uso de hebras elásticas o estructuras para la formación de la estructura de coronita.
- Un uso de pelillos o coronitas que presentan superficies completa o parcialmente hidrófobas o superhidrófobas, o que están provistos completa o parcialmente de un revestimiento que es hidrófobo o superhidrófobo.
- Un uso de estructuras de coronita abiertas o cerradas.
- Un uso en combinación con una capa soporte que retiene gas (“aerénquima”).
- Una producción de estructuras de coronita a partir de polímeros, metales o materiales cerámicos.
- Una producción de estructuras de coronita mediante deformación de estructuras maestras y/o estructuración por láser tridimensional o producción de estructuras maestras mediante estructuración por láser tridimensional, o bien litografía por láser y subsiguiente deformación de estas estructuras sin o tras un proceso de inversión realizado.
- Una combinación de la anterior autorrecarga de la capa de gas y dispositivos adicionales para la nueva carga o la recarga de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc., - Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario.
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas;
- Una aplicación de elementos de área flexibles;
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible;
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente;
- Un uso de estructuras de superficie metálicas;
- Un uso de superficies con capa de aire continua;
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido;
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción;
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que bajo la capa que retiene aire, por ejemplo según el modelo de Notonecta glauca o Salvinia molesta, se encuentra una capa porosa, microporosa o nanoporosa, hidrófoba o superhidrófoba, que puede actuar como almacenamiento de aire en el caso de carga mecánica de la capa de aire, de modo que la capa de aire no se libera, sino que se comprime en la capa de almacenamiento de aire, y se libera de nuevo completa o parcialmente tras la carga.
La retención de una capa de gas bajo líquidos, por ejemplo bajo agua, es de gran interés técnico. Existe un gran potencial de aplicación para tales superficies, por ejemplo, en el sector de revestimientos de barco, entre otras cosas para la reducción de la fricción y para la consecución de efectos antiincrustación.
Tales superficies se produjeron ya a escala de laboratorio. Entre otros se utilizan con éxito el efecto de Salvinia, la estructuración jerárquica según la imagen de Notonecta, efectos de piel de tiburón y piel de delfín.
El problema consiste en que, bajo condiciones de funcionamiento adversas (oleaje, impacto de olas en revestimientos de barco, etc.) o durante intervalos de tiempo largo, en algunos puntos o en total se produce una pérdida de gas parcial o completa, local o extendida.
Una nueva carga o recarga artificial con gas subsiguiente es costosa, se debe controlar y requiere dispositivos apropiados, en caso dado costosos, para el relleno y el control, en el caso de estructura en compartimentos de la capa de aire incluso una posibilidad de relleno por cada compartimento, en el caso de estructura de burbujas de gas incluso una posibilidad de relleno por cada burbuja de gas.
La pérdida de aire en el caso de cargas por presión de la capa se evita creándose posibilidades de salida protegidas para el aire. Esto se efectúa mediante el uso de un dispositivo para la retención de una capa de aire bajo agua, o generalmente una capa de gas bajo líquido, caracterizado por que bajo la capa que retiene el aire, por ejemplo según el modelo de Notonecta glauca o Salvinia molesta, se encuentra una capa porosa, microporosa o nanoporosa, hidrófoba o superhidrófoba, que puede actuar como almacenamiento de aire en el caso de carga mecánica de la capa de aire, de modo que la capa de aire no se libera, sino que se comprime en la aerénquima, y se libera de nuevo tras la carga.
En otra variante del citado dispositivo se utilizan elementos planos que poseen las propiedades de superficie citadas anteriormente y que, eventualmente mediante adhesión, también se pueden aplicar posteriormente sobre
la superficie, por ejemplo el lado externo de barcos o el lado interno de tuberías.
Otras variantes, o bien características se refieren a
- Un uso de una capa de almacenamiento de aire en forma de una población densa de pelillos o alambres finos, delgados, en forma de una “piel”.
- Un uso de una capa de almacenamiento de aire en forma de una población densa de pelillos o alambres finos, delgados, en forma de un fieltro o retículo fibroso con fibras desordenadas o preferentemente orientadas.
- Un uso de una capa de almacenamiento de aire como se describe precisamente, estando constituido el filtro o el retículo por fibras textiles o por alambres metálicos.
- Un uso de una capa de almacenamiento de aire en forma de un material poroso, micro- o nanoporoso. - Un uso de una capa de almacenamiento de aire como se describe precisamente, siendo el material poroso un polímero o un metal o un material cerámico.
- Un uso de una capa de almacenamiento de aire como se describe precisamente, siendo el material poroso una capa mixta polimérica, a partir de la cual se eliminó uno de los componentes poliméricos -preferentemente tras la formación de capa con separación de fases acompañante- mediante un disolvente selectivo, y de este modo se produjo una capa porosa que sirve entonces -con o sin hidrofobización adicional de las áreas internas de poro y/o de la superficie de capa- como almacenamiento de aire. - Un uso de un precursor para la producción de una capa metálica o cerámica como uno de ambos componentes y una producción de tal capa porosa metálica o cerámica mediante tratamiento térmico posterior.
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas.
- Una aplicación de elementos de área flexibles.
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible.
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción.
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Rodamientos de bolas constituidos por bolitas de aire o gas: reducción de la fricción de superficies bajo líquido mediante el revestimiento o el revestimiento parcial con una disposición de burbujas de gas, preferentemente en “bolsas de aire”, nichos preferentes desde el punto de vista energético, fijados contra desprendimiento, o dispositivos de sujeción que se pueden encontrar directamente sobre la superficie, pero que también se pueden encontrar de nuevo suspendidos por su parte en el extremo de una hebra o de una varilla o un muelle de láminas en miniatura, u otro tipo de soporte, así como la configuración de rodamientos, rodamientos de rodillos y cojinetes de deslizamiento bajo líquido a partir de tales bolitas de gas, adoptando las bolitas de gas fijadas la función de las bolas en rodamientos de bolas convencionales -con las ventajas de autorrecarga, de ausencia de desgaste y, de este modo, duración ilimitada respecto a abrasión mecánica, y con ventajas adicionales respecto a la ausencia de partículas de abrasión (si se deben mantener en suspensión, conducen a desgaste mecánico adicional, se pueden depositar y formar sedimentos sólidos que pueden limitar la vida útil de componentes mecánicos móviles) y la ausencia de agentes lubricantes (aceites, etc, se envejecen, se deben sustituir, son tóxicos e incompatibles con productos alimenticios, se deben eliminar).
El desarrollo de rodamientos, por ejemplo de rodamientos de rodadura, rodamientos de rodillos y cojinetes de deslizamiento, con vida útil larga, bajo desgaste, fricción reducida, y en especial evitando la fricción por adherencia en el arranque, así como el deterioro de cojinetes en el caso de vidas útiles largas, son un desafío técnico. Los cojinetes magnéticos son costosos y no son empleables bajo todas las condiciones ambientales.
En especial bajo líquidos, sobre todo si también se trata de líquidos corrosivos (como por ejemplo agua salada) o
líquidos químicamente agresivos (ácidos, hidróxidos, agentes oxidantes), existe un verdadero problema técnico. El problema se soluciona mediante uso de rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos y cojinetes de deslizamiento constituidos por bolitas de aire o gas, así como de disposiciones de tales bolitas (para cojinetes de deslizamiento, por ejemplo, de áreas planas, que están recubiertas con tales bolitas de gas bajo líquido (burbujas de gas)): la reducción de la fricción de superficies bajo líquido se consigue mediante el revestimiento o el revestimiento parcial con una disposición de burbujas de gas, preferentemente en “bolsas de aire”, nichos preferentes desde el punto de vista energético, fijados contra desprendimiento, o dispositivos de sujeción que se pueden encontrar directamente sobre la superficie, pero que también se pueden encontrar de nuevo suspendidos por su parte en el extremo de una hebra o de una varilla o un muelle de láminas en miniatura, u otro tipo de soporte, así como la configuración de rodamientos, rodamientos de rodillos y cojinetes de deslizamiento bajo líquido a partir de tales bolitas de gas, adoptando las bolitas de gas fijadas la función de las bolas en rodamientos de bolas convencionales -con las ventajas de autorrecarga, de ausencia de desgaste y, de este modo, duración casi ilimitada respecto a abrasión mecánica, y con ventajas adicionales respecto a la ausencia de partículas de abrasión (si se deben mantener en suspensión, conducen a desgaste mecánico adicional, se pueden depositar y formar sedimentos sólidos que pueden limitar la vida útil de componentes mecánicos móviles) y la ausencia de agentes lubricantes (aceites, etc, se envejecen, se deben sustituir, son tóxicos e incompatibles con productos alimenticios, se deben eliminar).
Otras variantes, o bien características, se refieren a
- Un uso de una capa de gas persistente o de compartimentos de capas de gas que se retienen sobre la superficie, en lugar de bolitas de gas individuales (burbujas de gas).
- Un uso de burbujas de gas estacionarias, fijadas.
- Un uso de burbujas de gas no estacionarias y no fijadas, que se pueden mover en un entorno definido, análogamente a las bolas de los cojinetes de bolas “normales” en, y en caso dado con su anillo de rodamiento.
- Una combinación con posibilidades para la carga de la capa de gas, o bien de las bolitas de gas (“relleno”) en el caso de pérdida de gas a través de dispositivos adicionales para la nueva carga o recarga artificial de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc.
- Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario.
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas.
- Una aplicación de elementos de área flexibles.
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible.
- Un revestimiento de superficies de barco -completa o parcialmente.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción.
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Recipientes de reacción químicos, tubos y conductos con paredes de aire: recipientes de reacción químicos de forma estable para reacciones de líquidos o de líquidos con componentes y partículas de material sólido incluidos, caracterizados por que las paredes del recipiente de reacción -en una variante de realización preferente estables dimensionalmente y de forma definida- están constituidas por una capa de aire o gas, creada por una pared de recipiente sólida, recubierta con estructuras para la retención de gas bajo líquido, así como la utilización de tales dispositivos para la realización de reacciones químicas y procesos físicos y químicos, en una variante del procedimiento bajo utilización adicional de la capa de gas para la alimentación de eductos de reacción y para la descarga de productos de reacción, en otra variante del procedimiento con la utilización de la capa de gas para la limpieza y el lavado con gas, para el control de la presión en el recipiente de reacción, para la descarga o la alimentación de energía térmica, o para una combinación de las citadas cosas.
La puesta a disposición de recipientes de reacción apropiados para reacciones bajo condiciones extremas, a temperaturas elevadas o con medios líquidos químicamente reactivos, plantea requisitos elevados en las paredes del recipiente.
Otro problema consiste en que las paredes del recipiente se deben limpiar, frecuentemente de manera laboriosa, tras la puesta en contacto con un líquido, antes de poder añadir, o alimentar a través del conducto, otro líquido en el depósito. Esto se considera en especial para el sector de depósitos de productos alimenticios. Tras el transporte de líquidos tóxicos en un depósito o una tubería, esta se debe limpiar minuciosamente antes de poder introducir productos alimenticios líquidos como bebidas, leche, etc.
Conforme al procedimiento según la invención, los citados problemas se solucionan no entrando en contacto con el líquido las paredes del recipiente y, de este modo, no pudiendo permanecer restos de líquido en las paredes del recipiente, pero también no teniendo lugar ninguna reacción química del líquido con las paredes del recipiente insertándose una capa de gas persistente entre el líquido y la pared del recipiente. Se emplean “recipientes de reacción, tubos y conductos casi químicos, con paredes de aire”: se emplean recipientes de reacción químicos de forma estable para reacciones de líquidos o de líquidos con componentes y partículas de material sólido incluidos, caracterizados por que las paredes del recipiente de reacción -en una variante de realización preferente estables dimensionalmente y de forma definida- están constituidas por una capa de aire o gas, creada por una pared de recipiente sólida, recubierta con estructuras para la retención de gas bajo líquido.
Tales dispositivos se pueden utilizar además para la realización de reacciones químicas y procesos físicos y químicos, en una variante del procedimiento bajo utilización adicional de la capa de gas para la alimentación de eductos de reacción y para la descarga de productos de reacción.
En otra variante del procedimiento se trata de la utilización de la capa de gas para la limpieza y el lavado con gas, del control de la presión en el recipiente de reacción, de la descarga o la alimentación de energía térmica, o de una combinación de las citadas cosas.
Otras variantes, o bien características, se refieren a
- Un uso de una capa de gas persistente o de compartimentos de capas de gas que se retienen sobre la superficie, en lugar de bolitas de gas individuales (burbujas de gas).
- Un uso de burbujas de gas estacionarias, fijadas.
- Un uso de burbujas de gas no estacionarias y no fijadas, que se pueden mover en un entorno definido, análogamente a las bolas de los cojinetes de bolas “normales” en, y en caso dado con su anillo de rodamiento.
- Una combinación con posibilidades para la carga de la capa de gas, o bien de las bolitas de gas (“relleno”) en el caso de pérdida de gas a través de dispositivos adicionales para la nueva carga o recarga artificial de la capa de gas, por ejemplo capilares, membranas, materiales textiles, etc.
- Un dispositivo como se describe anteriormente, en caso dado también acoplado con instalaciones de medición y/o control y/o regulación, que miden y controlan el estado de la capa de gas en total o con resolución local, y ocasionan automáticamente una recarga de gas en caso necesario.
- Una aplicación en forma de azulejos, baldosas, etc. con las propiedades de superficie deseadas.
- Una aplicación de elementos de área flexibles.
- Una aplicación mediante pegado reversible o irreversible.
- Un revestimiento de superficies internas y externas -completa o parcialmente.
- Un uso de estructuras de superficie metálicas.
- Un uso de superficies con capa de aire continua.
- Un uso de superficies que forman, construyen o retienen solo un patrón regular o irregular de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido.
- Un uso de este patrón de bolsas de gas o burbujas de gas bajo líquido como un tipo de “rodamiento de bolas con bolas de gas, o bien aire -para la guía mecánica y/o para la reducción de la fricción.
- Un uso como revestimiento sobre barcos, en canales de circulación, en tubos o en recipientes de reacción químicos.
Superficies estructuradas que retienen aire bajo agua, con retención de aire en forma de “capas de aire”, “compartimentos de aire” y “bolsas de aire”: capas de aire continuas, compartimentos de aire de extensión plana
limitada y bolsas y burbujas de aire locales, así como la variante de estructuración irregular con transición continua entre estos casos.
Las capas de gas sobre superficies bajo líquido son de gran interés técnico para la reducción de la fricción en barcos y en oleoductos, así como para la consecución de la protección de la superficie ante la formación de depósitos, la (bio)incrustación y el ataque químico.
Mediante una estructuración de la superficie apropiada se consigue retener concomitantemente bajo líquido una capa de gas o de burbujas de gas que se adhiere a la superficie. El problema es encontrar estructuras de superficie apropiadas, que retengan la capa de gas continua o no continua bajo líquido de manera permanente, o al menos durante ciertos intervalos de tiempo, también en el caso de fluctuaciones de presión.
Estos problemas se solucionan mediante una superficie hidrófoba o superhidrófoba, que está estructurada topográficamente de modo que la capa de gas o las burbujas de gas se retienen y, en una variante preferente, se impide adicionalmente que estas escapen mediante pernos hidrófilos y/o se crean ciertas zonas preformadas topográficamente para las burbujas de gas, “bolsas de aire”, en la estructura de superficie, en la que se posibilita de manera estable una inserción estable de volúmenes de gas reducidos bajo líquido. En este caso, también se pueden emplear superficies rugosas en la escala milimétrica o en la escala micrométrica o en la escala nanométrica, o combinar varias de estas escalas de longitud para obtener superhidrofobia de este modo con la nanorugosidad, y crear las bolsas de aire con la rugosidad en el intervalo de milímetros y micrómetros, preferentemente con dimensiones típicas en el intervalo entre 10 |um y 5 mm, de modo especialmente preferente entre 0,1 mm y 3 mm. Del mismo modo, en una variante preferente, estos pueden presentar entonces centros de sujeción hidrófilos sobre su superficie, hidrófoba o superhidrófoba en caso contrario, para retener la interfase aireagua e impedir de este modo el escape de burbujas de gas.
En este caso, la sujeción se puede efectuar también en varios planos de estructuración (sujeción jerárquica o efecto de sujeción de dos niveles o multinivel) o en superficies estructuradas de manera irregular también con una jerarquía continua (lo que corresponde a planos jerárquicos infinitos). En este caso, en la sujeción se pueden formar zonas extendidas en los anteriores planos jerárquicos, recubiertas con aire, por encima de un denominado umbral de percolación también capas de aire continuas, cohesivas en sí, y solo si el aire escapa en algún punto y el agua alcanza los planos jerárquicos más profundos, se producen volúmenes de aire separados espacialmente entre sí en la superficie (“estructura de compartimentos”), hasta que en la penetración ulterior de agua, por ejemplo debida a fluctuaciones de presión muy elevadas, se pierde aún más aire y finalmente solo quedan las bolsas de aire como última reserva de aire. Estas bolsas de aire tienen entonces una función triple:
- Estos sirven como última reserva de aire, eliminable solo con dificultad, como “no reserva de aire”.
- Sin embargo, estos protegen una parte esencial, que asciende típicamente a 60 % hasta 98 % de la superficie total, ante la oxidación, el ataque químico o la bio(incrustación), y actúan como reductores de la fricción, y sobre todo:
- Estos actúan como centros de germinación para la reconstrucción de la capa de aire, tanto en el caso de nuevo llenado activo de la capa de gas (“relleno”) como también en el caso del proceso de autorregeneración de la capa de aire.
En el más sencillo de los casos, este objetivo de estructuración en varios planos, o bien canales de longitud, y en caso dado también altura, así como -en una variante preferente- adicionalmente de sujeción jerárquica, muestra las tres etapas de retención de aire mencionadas:
1. Capa de aire continua, retenida y apoyada solo solo por estructuras de apoyo individuales (hebras, columnas, elevaciones), que pueden ser hidrófobas o superhidrófobas con o sin centros de sujeción hidrófilos (los últimos, si están presentes, preferentemente en el extremo superior de estas estructuras de apoyo). La fricción entre líquido y cuerpo sólido se reduce masivamente, en parte hasta por debajo del valor 5 % del valor sin capa de aire. Sin embargo, la propensión a la pérdida de aire en el caso de fluctuaciones de presión es elevada en estado (casi ideal para todas las demás propiedades técnicas). Las barreras de activación respecto a pérdida de aire -por ejemplo mediante escape de burbujas de airerespecto a la fuerza por área requerida o respecto a la energía por área, son relativamente reducidas.
2. En el caso de pérdida de aire efectuada, la etapa 1 (estado como se describe precisamente) se transforma en la etapa 2: se forman zonas de superficie más grandes, cohesivas, recubiertas con aire, bajo líquido, aunque no se alcanza el umbral de percolación para capas de aire continuas. Las zonas de superficie recubiertas con aire individuales están limitadas por medio de paredes de separación, o bien por medio de zonas de superficie no recubiertas con aire, que están en contacto con agua y bloquean generalmente un intercambio de gas entre las islas de aire o compartimentos individuales. La reducción de la fricción en este estado es aún significativa, pero se reduce considerablemente en comparación con el estado 1. La protección de las superficies ante el contacto con el agua, o bien el líquido, se mantiene aún sensiblemente por completo o al menos en su mayor parte (típicamente está en contacto con el agua como máximo 2 % a 10 % de la superficie total). El umbral de activación que se requiere para extraer
aire, o bien generalmente gas, de la capa, es significativamente más elevado que en la etapa 1.
3. En el caso de otra pérdida de gas ulterior, por ejemplo debido a fluctuaciones de presión muy elevadas, permanece finalmente la etapa 3, en la que la superficie almacena aún volúmenes de aire reducidos en nichos hidrófobos, las denominadas bolsas de aire. También estos pueden presentar centros de sujeción hidrófilos en su lado orientado al agua. En este estado, la acción reductora de la fricción de la capa de aire se debilita sensiblemente en comparación con la etapa 1, en el caso extremo ya no está presente.
Sin embargo, también en la etapa 3, según configuración topográfica, se consigue una reducción considerable del área de contacto de la superficie de cuerpo sólido del cuerpo sólido sumergido con el agua, casi siempre en más que un factor 10, es decir, solo menos de 10 % de la superficie está en contacto directo con el agua, o bien generalmente el líquido, en comparación con el estado sin “bolsas de aire” rellenas con gas.
Naturalmente, muy en general el gas se puede reemplazar por cualquier gas. En lugar del agua también puede presentarse cualquier otro líquido. “Hidrófobo o superhidrófobo” se puede sustituir entonces por “no humectable o super-no humectable respecto a este líquido” (definido de modo completamente análogo a hidrófobo y superhidrófobo mediante los correspondientes ángulos de contacto), y los pernos hidrófilos se pueden reemplazar por pernos que son “liquidófilos”, es decir, humectables respecto a este líquido. En este caso son suficientes diferencias relativas: los “pernos hidrófilos” no deben ser forzosamente hidrófilos de hecho en el sentido de la definición de libros de texto, en algunos casos es suficiente que estos sean simplemente más humectables que el resto de la superficie hidrófoba (o generalmente para cualquier líquido: “liquidófoba”).
En variantes de configuración, los tres planos jerárquicos de estructuración también pueden no estar presentes (solo hay un plano), o bien puede haber dos planos o los tres, o, en lugar de una superficie estructurada de manera regular o casi regular, se puede tratar de una superficie estructurada de manera aleatoria con una determinada rugosidad, que tiene centros de sujeción menores o mayores en diversos puntos, y cuyas depresiones naturales sirven como bolsas de aire. Superficies naturalmente porosas, en las que los poros situados en la superficie pueden servir como bolsas de aire, son tan apropiadas como las superficies de determinada rugosidad.
Una variante especial de tales superficies son fibras o fibras textiles, que pueden retener una capa continua o no continua de aire bajo agua en base a una superficie desarrollada como se describe anteriormente. Todo es como se describe precisamente, salvo que la superficie estructurada descrita es ahora la superficie de una fibra.
También esta puede estar estructurada de nuevo -a l igual que las superficies descritas previamente-- Mediante estructuración topográfica regular o irregular, o
- Mediante estructuración química regular o irregular (es decir, una funcionalización de superficie química o bioquímica dependiente de la ubicación) o
- Mediante rugosidad superficial, o
- Mediante porosidad superficial.
O mediante una combinación de los citados tipos, y presentar, o también no presentar centros de sujeción hidrófilos. En las fibras que retienen gas en su superficie bajo líquido es interesante que, a partir de estas, se pueden estructurar, o bien producir materiales textiles, tejidos, mallas, esteras, hilos, cuerdas, fieltros, ropa de baño (bañadores, trajes de baño, etc.), etc. que retienen gas en su superficie bajo líquido. Es igualmente concebible revestir barcos, botes, equipos de deporte acuáticos (incluyendo tablas de surf, etc.), boyas, plataformas petroleras, estaciones de medición, aparatos de medición, componentes expuestos al agua de parques eólicos en alta mar, otras estructuras hidráulicas, etc., con tales materiales textiles que retienen aire, por ejemplo para conseguir reducción de la fricción, acción antiincrustante o protección anticorrosiva.
Aplicaciones del efecto de Salvinia:
- Recipientes sin contacto para líquidos altamente reactivos.
- Líquidos, rodeados de un colchón de gas de un reactivo, al que se puede alimentar el gas o un componente del gas, o en forma de gotas finas o de partículas finas.
- Aplicación del colchón de aire para el aislamiento térmico.
- Aplicación del colchón de aire para la reducción de la fricción.
- Aplicación del colchón de aire para la consecución de un efecto antiincrustación.
- Aplicación del colchón de aire para evitar la formación de biopelícula.
- La infestación de pelillos y de la propia superficie del sustrato se podría conseguir mediante revestimiento con bactericidas, fungicidas, nanoplata, nanocobre, o componentes que contienen plata y cobre.
- Aplicación del colchón de aire para el aislamiento eléctrico y la separación galvánica, en especial en electrólitos.
Consecución sostenible del efecto de Salvinia mediante capas de aire recargables:
- Recarga de la capa de aire a través de bombas o botellas de gas a presión por medio de toberas finas o mediante una superficie permeable a gases entre los pelillos individuales.
- Recarga de la capa de aire mediante descomposición galvánica, catalítica, fotocatalítica o galvanocatalítica del medio líquido (por ejemplo agua).
- Recarga de la capa de aire mediante componentes del gas disueltos en el líquido mediante un aumento de la energía superficial del agua a penetrar tan fuerte que esta se mantiene alejada y, por consiguiente, la suma de las presiones parciales de todos los gases y líquidos en el medio líquido es igual a la presión parcial en la capa de gas de Salvinia -lo que puede significar que esta es menor que la presión hidrostática en el líquido,
- Así como utilización selectiva de este efecto para aumentar la energía de activación para la formación de burbujas de gas: el medio líquido se “succiona” ahora en la superficie de las hebras de la hoja mediante el vacío en la capa de gas.
Generación de capas de aire con y sin efecto de Salvinia:
Aplicación, entre otras cosas, para:
- Retención de aire,
- Reducción de la fricción,
- Fuerza ascensional.
- Antiincrustación.
- Protección anticorrosiva.
- Protección ante adhesión - producción de superficies antiadhesivas mediante “revestimiento con aire” del modo descrito.
- En combinación con una autorrecarga o una recarga activa de la capa de aire, en este caso se podría construir un sistema muy eficiente para la reducción de la fricción.
- Mediante deslizantes de teflón apolares en el extremo de las hebras se provocaría una reducción de la fricción ulterior.
- Mediante reducción del ángulo de inclinación de los extremos superiores de las hebras se aumenta masivamente la derivación de la energía de humectación según la profundidad de penetración del agua en la capa de hebra, y de este modo la fuerza de repulsión con la que se repele el líquido en la penetración. - Mediante una selección apropiada de las constantes de elasticidad, la elasticidad de las hebras curvadas asegurará además que la hebra se curve antes de que el líquido humecte la hebra.
La Figura 27a muestra una capa que retiene gas con un sistema de resaltos de una etapa, presentando todos los resaltos esencialmente la misma extensión longitudinal.
La Figura 27b muestra una capa que retiene gas con un sistema de resaltos de dos etapas, dividiéndose los resaltos en resaltos cortos y largos.
La Figura 28 muestra una capa que retiene gas, que está formada por una superficie rugosa, pudiendo presentar la rugosidad en la superficie una escala de longitud de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 3 mm. La Figura 29a muestra una capa que retiene gas con una superficie rugosa, que está formada como sistema de una etapa. La Figura 29b muestra una capa que retiene gas con una superficie rugosa, que está formada como sistema de dos etapas. La Figura 29c muestra una capa que retiene gas con una superficie rugosa, que está formada como sistema de tres etapas.
La Figura 30a muestra una capa que retiene gas, que está formada a partir de un elemento filamentoso. La Figura 30b muestra un elemento filamentoso, o bien fibroso, con una capa que retiene gas que está formada como sistema de dos etapas.
La Figura 31 muestra una capa que retiene gas que está formada en un elemento filamentoso y presenta una
superficie superhidrófila, en la que están formados puntos, o bien pernos hidrófilos.
La Figura 32 muestra una capa que retiene gas que está formada en un elemento filamentoso, mostrándose diferentes configuraciones de superficie.
La Figura 33 muestra una capa que retiene gas que está formada en un elemento filamentoso, presentando la capa que retiene gas una estructura de anillo.
Lista de signos de referencia
2 Pared
4 Líquido
5 Gas
6 Cubierta de superficie
10 Capa que retiene gas
10c Base de la capa que retiene gas 10
12 Estrato permeable a gas
14 Instalación de alimentación de gas
16 Canal de gas
18 Fuente de gas
20 Válvula
22 Instalación de regulación
24 Instalación de sensor
26 Elemento saliente
27 Elemento saliente
28 Instalación de salida de gas
30 Cavidad
32 Orificio de la cavidad 30
34 Recubrimiento hidrófobo de la cavidad 30
36 Recubrimiento de superficie
38 Superficie rugosa
40 Fibra
42 Pared de separación
44 Zona parcial de la capa que retiene gas 10
A Sentido de salida de gas
L Sentido longitudinal
Claims (24)
1. Uso de una capa que retiene gas (10), que está dispuesta en un cuerpo (2) sumergible en un líquido o humectable con un líquido, y que está en contacto con el líquido con un lado orientado al líquido (10a) en el caso de inmersión/humectación del cuerpo (2) con el líquido (4), siendo el cuerpo (2) una pared de una embarcación o de una construcción dispuesta en el agua, o una pared interna de un recipiente de líquido o una línea de líquido, presentando la capa que retiene gas (10) huecos (30) y/o elementos salientes (26, 27) en el lado orientado al líquido (10a), siendo hidrófobas las superficies de los huecos (30) al menos por zonas, y siendo esencialmente hidrófoba la superficie de los elementos salientes (26, 27), separando una capa de gas (5) con un grosor de 10 nm a 10 mm, que se retiene en la zona sumergida/humectada de la capa que contiene gas (10), el líquido (4) y la zona sumergida/humectada del cuerpo (2) entre sí al menos por zonas, siendo el líquido (4) un disolvente polar, y estando subdividida la capa (10) que retiene gas en una variedad de zonas parciales (44) a través de paredes de separación impermeables al fluido (42), y presentando las paredes de separación (42) configuración hidrófila al menos por zonas.
2. Uso según la reivindicación 1, estando dispuesta una capa anticorrosiva y/o una capa anticrecimiento vegetal, o bien antiincrustación, entre la capa que retiene gas (10) y la pared del cuerpo (2), y separando la capa que retiene gas (10) la capa anticorrosiva y/o la capa anticrecimiento vegetal, o bien antiincrustación del líquido al menos por zonas.
3. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 1 o 2, estando dispuestas las paredes de separación impermeables al fluido (42), que presentan la misma longitud, de modo que se forman zonas parciales hexagonales (44), o estando dispuestas las paredes de separación impermeables al fluido (42) de modo que se forman zonas parciales (44) alargadas, alveoladas o hexagonales.
4. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando presentes elementos salientes (26, 27) en cada una de las zonas parciales (44) en una disposición bidimensional.
5. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, presentando los elementos salientes (26, 27) una zona de superficie central (26e, 27e) que es hidrófila y está rodeada de una zona de superficie hidrófoba de elementos salientes (26, 27).
6. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, cargándose con gas la capa que retiene gas (10) desde un lado orientado al cuerpo (10b), opuesto al lado orientado al líquido (10a), de la capa que retiene gas (10).
7. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando dispuesta una capa permeable al gas (12) en el lado orientado al cuerpo (10b) de la capa que retiene gas (10).
8. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 7, estando formada la capa permeable a gas (12) como estrato impermeable a líquido y/o hidrófobo.
9. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 7 u 8, estando unida la instalación de alimentación de gas (14) con la capa permeable a gas (12) de modo que el gas (5) puede fluir de una instalación de alimentación de gas (14) a la capa que retiene gas (10) a través de la capa permeable a gas (12).
10. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones 7 a 9, estando formada la capa permeable al gas (12) como membrana porosa, semipermeable.
11. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 9 o 10, estando formada la instalación de alimentación de gas (14) como capa permeable al gas, que está dispuesta en el lado orientado al cuerpo de la capa permeable a gas (12).
12. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5, cargándose con gas la capa que retiene gas (10) desde el lado orientado al líquido (10a) de la capa que retiene gas (10).
13. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 12, estando prevista al menos una instalación de salida de gas (28) que presenta un orificio de salida de gas en el lado orientado al líquido (10a) de la capa que retiene gas (10); y estando prevista una instalación de alimentación de gas (14) que está unida con la instalación de salida de gas (28), fluyendo el gas dispuesto por la instalación de alimentación de gas (14) desde la instalación de salida de gas (28), y absorbiéndose este al menos parcialmente por la capa que retiene gas.
14. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 12, atravesando la instalación de salida de gas (28) la capa que retiene gas (10).
15. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones 12 a 14, estando dispuesta una capa permeable a gas (12) en el lado orientado al cuerpo (10b) de la capa que retiene gas (10).
16. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 15, estando formada la capa permeable a gas
(12) como estrato impermeable a líquido y/o hidrófobo.
17. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 15 o 16, estando formada la capa permeable a gas (12) como membrana porosa semipermeable
18. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo la estructura de superficie de la capa que retiene gas (10) un material seleccionado a partir de polímeros, barnices, cerámicas, resinas, PDMS, goma, caucho de silicona y metales.
19. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 18, estando constituida la capa que retiene gas por una resina sintética grabada en relieve o un barniz grabado en relieve.
20. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, siendo el líquido (4) agua (4’) y siendo el cuerpo (2) una embarcación (2’), cuya pared está sumergida en el agua (4’) al menos por zonas en una posición de funcionamiento de la embarcación (2’).
21. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 20, cargándose la capa que retiene gas (10) con un gas al menos por zonas para reducir la resistencia al flujo entre el agua (4’) y la embarcación (2’).
22. Uso de la capa que retiene gas (10) según la reivindicación 20 o 21, cargándose la capa que retiene gas (10) con un gas inhibidor del crecimiento vegetal.
23. Uso de la capa que retiene gas (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando configurada la capa de gas (5) en forma de un conjunto de pequeñas burbujas de gas en puntos predefinidos sobre la superficie de la capa que retiene gas (10).
24. Uso de una capa que retiene gas (10), que está dispuesta en un cuerpo (2) sumergible en un líquido o humectable con un líquido, y que está en contacto con el líquido con un lado orientado al líquido (10a) en el caso de inmersión/humectación del cuerpo (2) con el líquido, siendo el cuerpo (2) una fibra, presentando la capa que retiene gas (10) elementos salientes (26, 27) en el lado orientado al líquido (10a), cuya superficie es esencialmente hidróboba, separando una capa de gas (5) con un grosor de 10 nm a 10 mm, que se retiene en la zona sumergida/humectada de la capa que contiene gas (10), el líquido (4) y la zona sumergida/humectada del cuerpo (2) entre sí al menos por zonas, siendo el líquido (4) un disolvente polar, y presentando los elementos salientes (26, 27) una zona de superficie central (26e, 27e), que es hidrófila y está rodeada de una zona de superficie hidrófoba de elementos salientes (26, 27).
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