ES2920703T3

ES2920703T3 - Sistema antiincrustante con transferencia de potencia inductiva para su uso en la protección de una superficie contra la bioincrustación

Info

Publication number: ES2920703T3
Application number: ES19769495T
Authority: ES
Inventors: Jacobus Leijssen; Uden Martijn Van
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2022-08-08
Anticipated expiration: 2039-09-18
Also published as: US20210346922A1; JP2022500977A; SG11202102707SA; TWI821402B; JP7422136B2; US20210348753A1; DK3853122T3; CN112770970A; SG11202102702PA; WO2020058335A1; JP2022501249A; TW202025854A; CA3113157A1; MX2021003061A; EP3853120B1; KR20210059765A; TW202037534A; US11841133B2; US11339961B2; EP3853122A1

Abstract

Un sistema antifoulado para reducir y/o prevenir el ensuciamiento de un objeto expuesto a condiciones de ensuciamiento cuando está en uso, que comprende una pluralidad de dispositivos antiincrustantes (26) para proporcionar una radiación antiincrustante a al menos parte del objeto y/o al menos parte de la Sistema antifoulado; en el que el sistema antiincrustante comprende además: - Un sistema de transmisión de potencia que comprende: - un emisor de potencia inductivo (10) que comprende al menos un elemento emisor inductivo (12); y: una pluralidad de receptores de energía inductivos (24) cada uno que comprende al menos un elemento receptor inductivo; en el que el emisor de potencia inductiva y la pluralidad de los receptores de potencia inductiva son para montar en el objeto en una configuración fija entre sí Proporcione un acoplamiento inductivo entre cada uno de los al menos un elemento receptor inductivo y el al menos un elemento emisor inductivo de tal manera que la potencia puede transmitirse inductivamente cuando el sistema de transmisión de potencia está en uso; y donde la pluralidad de los dispositivos antiincrustantes (26) está configurado para ser impulsado utilizando la potencia transmitida de al menos una de la pluralidad de los receptores de potencia inductiva cuando el sistema está en uso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema antiincrustante con transferencia de potencia inductiva para su uso en la protección de una superficie contra la bioincrustación

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente divulgación se refiere a sistemas antiincrustantes que tienen sistemas de transferencia de potencia inductiva para alimentar una carga del sistema antiincrustante. La divulgación se refiere además a un objeto sujeto a incrustación cuando está en uso y que tiene dicho sistema antiincrustante.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La bioincrustación o incrustación biológica es la acumulación de microorganismos, plantas, algas y/o animales en las superficies y, especialmente, en aquellas que están expuestas a un entorno húmedo o acuoso como el mar, el lago o el río. La variedad entre los organismos de bioincrustación es muy diversa y se extiende mucho más allá de la unión de percebes y algas marinas. Según algunas estimaciones, más de 1700 especies que comprenden más de 4000 organismos son responsables de la bioincrustación. La bioincrustación se divide en microincrustación, que incluye la formación de biopelículas y la adhesión bacteriana, y la macroincrustación, que es la unión de organismos más grandes. Debido a la química y la biología distintas que determinan qué les impide a los organismos asentarse, estos organismos también se clasifican como tipos de incrustaciones duras o blandas.

Los organismos bioincrustación calcáreos (duros) incluyen percebes, briozoos incrustantes, moluscos, poliquetos y otros gusanos tubulares y mejillones cebra. Ejemplos de organismos de incrustación no calcáreos (blandos) son algas marinas, hidroides, algas y "limo" de biopelículas. Juntos, estos organismos forman una comunidad de incrustación.

En varias circunstancias, las bioincrustaciones crean problemas importantes, como por ejemplo. La maquinaria deja de funcionar, las entradas de agua se obstruyen y los cascos de los barcos sufren un aumento de la resistencia y, por tanto, del consumo de combustible. Se calcula que un aumento de hasta el 40% en el consumo de combustible puede atribuirse a la bioincrustación. Dado que los grandes petroleros o los barcos de transporte de contenedores pueden consumir hasta 200.000 r al día en combustible, es posible un ahorro sustancial con un método eficaz de antiincrustado. De ahí que el tema del antiincrustante, es decir, el proceso de eliminación o prevención de la formación de incrustaciones, sea bien conocido.

En los procesos industriales, los biodispersantes se pueden utilizar para el control de la bioincrustación. En ambientes menos controlados, los organismos se matan o repelen con revestimientos que utilizan biocidas, tratamientos térmicos o pulsos de potencia. Las estrategias mecánicas no tóxicas que impiden que los organismos se adhieran incluyen la elección de un material o revestimiento con una superficie resbaladiza, o la creación de topologías de superficie a nanoescala similares a la piel de los tiburones y los delfines, que solo ofrecen puntos de anclaje pobres.

El documento WO 2014/188347 divulga un sistema para prevenir la bioincrustación en el que toda una superficie, o una cantidad significativa de una superficie, que debe mantenerse limpia de incrustaciones (por ejemplo, el casco de un barco) se cubre con una capa que emite luz germicida, en particular luz UV. Así, se sabe que se adopta un método basado en la luz, en particular utilizando luz ultravioleta (UV) para reducir o prevenir el ensuciamiento. Es bien sabido que la mayoría de los microorganismos mueren, se vuelven inactivos o no pueden reproducirse con suficiente luz UV. Este efecto se rige principalmente por la dosis total de luz UV. Una dosis típica para matar el 90% de un determinado microorganismo es de 10 mWh por metro cuadrado. Un tipo de luz especialmente eficaz a este respecto es la luz UVC con una longitud de onda en el rango aproximado de 100 a 280 nm. En el documento WO 2014/188347 se utilizan LED UV de menor potencia para proporcionar la luz UV necesaria. Los LED pueden incluirse generalmente en paquetes pequeños y consumen menos potencia que otros tipos de fuentes de luz. Los LED pueden fabricarse para emitir luz (UV) de varias longitudes de onda deseadas y sus parámetros de funcionamiento, sobre todo la potencia de salida, pueden controlarse en gran medida. Se puede conseguir fácilmente una dosis germicida adecuada con los LED UV existentes. El documento WO 2017/19063 A1 divulga una disposición de potencia capacitiva para alimentar una carga.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En el sistema conocido es necesario suministrar potencia a las fuentes de luz dispuestas en la capa aplicada al barco. Esto es problemático en el sentido de que el sistema debe diseñarse de manera que permita su aplicación a una superficie grande de forma irregular de un objeto (por ejemplo, el casco de un barco) y que sea operable en condiciones en las que esté sumergido, al menos parcialmente, en el agua, lo que puede dar lugar a riesgos eléctricos, así como a problemas de corrosión.

Por lo tanto, se necesita un sistema antiincrustante mejorado que funcione con electricidad.

Es un objeto de la invención prever al menos en parte en la necesidad mencionada.

Los inventores se dieron cuenta de que las condiciones antes mencionadas en las que debe aplicarse y funcionar dicho sistema exigen que se tomen una serie de decisiones de diseño para hacer frente a dichas condiciones. Sería preferible un sistema de un solo elemento con un circuito de suministro de potencia galvánico protegido. Pero tal sistema será realmente difícil de diseñar y montar en un objeto grande.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona un sistema antiincrustante como se define en las reivindicaciones.

Los inventores han reconocido que un sistema antiincrustante con un diseño modular que incluye múltiples paneles antiincrustantes para cubrir un área de una superficie de un objeto cumpliría, al menos en parte, el objeto mencionado. En particular, esto permitiría cubrir una gran superficie de un objeto (por ejemplo, el casco de un barco) aplicando los paneles antiincrustantes a diferentes áreas de dicha superficie. Esto no sólo facilitará el montaje del sistema, sino que lo hará más flexible en cuanto a la forma (por ejemplo, curvada) y el tamaño de las superficies que pueden cubrirse. Para que este sistema funcione de forma robusta, se ha optado por que la estrategia de suministro de potencia se base en parte en la transferencia inalámbrica de potencia con el sistema de transmisión de potencia definido en las reivindicaciones. Con dicho sistema de transferencia se puede utilizar un emisor central de potencia inductiva para proporcionar potencia a múltiples receptores de potencia inductiva. Así, cada panel puede tener un receptor de este tipo y ser alimentado por el emisor central de potencia inductiva. Esto proporciona una forma eficaz de suministrar potencia a una carga (pluralidad de dispositivos antiincrustantes) que se extiende sobre una gran área. En particular, puede formarse una red de al menos uno y, preferiblemente, más transmisores de suministro de potencia, cada uno de ellos asociado a múltiples paneles receptores de potencia, para cubrir una gran área. Los receptores y transmisores de potencia inductiva pueden estar encapsulados en paneles para que estén protegidos contra las condiciones ambientales (por ejemplo, el agua). De este modo, se pueden reducir los problemas de corrosión y transferir la potencia cuando sea necesario. Además, el suministro central de potencia desde una fuente de potencia (por ejemplo, generadores de barcos o baterías o similares) al emisor o emisores de potencia inductiva puede establecerse por encima de la línea de flotación del objeto, de modo que las conexiones galvánicas pueden utilizarse para este fin sin introducir, por ejemplo, problemas de corrosión, mientras que la transferencia de potencia por debajo de la línea de flotación puede producirse de forma inalámbrica. El uso de la transferencia de potencia inalámbrica mediante elementos inductivos, como las bobinas, no sólo simplifica la realización de una disposición estanca mediante el encapsulamiento sin aberturas al entorno, sino que también facilita la aplicación del sistema antiincrustante. Al fin y al cabo, las ligeras diferencias en la alineación de los elementos emisores y receptores de diferentes a través de una superficie generalmente irregular de un objeto, que de otro modo darían lugar a diferencias en la transferencia de potencia, pueden tolerarse hasta cierto punto con dicho diseño inductivo.

Con el sistema de transferencia de potencia, los dispositivos antiincrustantes pueden recibir potencia para ser conducidos para proporcionar la radiación antiincrustante. El accionamiento no tiene por qué ser continuo durante el uso del sistema antiincrustante. La conducción puede ser periódica. En algunas realizaciones, toda la potencia transferida se utiliza para esta conducción. En otras realizaciones, sólo una parte de esta potencia se utiliza para conducir los dispositivos antiincrustantes. Por lo tanto, en estos casos puede haber más potencia transferida de la necesaria para el accionamiento de los dispositivos antiincrustantes. Por lo tanto, otros dispositivos, como los sensores o los dispositivos de transferencia de datos, pueden ser accionados utilizando el exceso de potencia. En variaciones de estas realizaciones, la potencia puede utilizarse para accionar los dispositivos antiincrustantes de forma discontinua, es decir, durante un período de tiempo, mientras que no son accionados (o a un nivel de potencia más bajo) en otro período de tiempo diferente del período de tiempo. En este periodo sin transmisión, la potencia puede dejar de transferirse o puede utilizarse para accionar otros dispositivos, como sensores o sistemas de transferencia de datos. Esto puede ser conveniente, por ejemplo, cuando no hay suficiente potencia transferida para accionar todos los dispositivos que requieren potencia al mismo tiempo.

Preferentemente, los dispositivos antiincrustantes del sistema antiincrustante comprenden fuentes de luz UV y, en particular, fuentes de luz UV-C. En estos casos, la luz UV o UV-C proporciona la radiación antiincrustante.

El sistema antiincrustante es un sistema modular formado por emisores de potencia inductiva y receptores de potencia inductiva separados físicamente entre sí, en el que varios receptores pueden recibir potencia de un emisor.

En una realización, el sistema antiincrustante comprende un primer panel (panel de suministro de potencia) que incluye el emisor de potencia inductiva y una pluralidad de segundos paneles (paneles antiincrustantes), separados del primer panel, cada uno de los cuales comprende al menos uno de los receptores de potencia inductiva y al menos uno de los dispositivos antiincrustantes. Los paneles antiincrustantes pueden cubrir un área mayor que los paneles de suministro de potencia. En particular, cada panel antiincrustante distribuye la potencia recibida de los paneles de suministro de potencia a los dispositivos antiincrustantes dentro de un panel antiincrustante. Estos dispositivos, si hay más de uno, se distribuyen preferentemente por toda la zona del panel antiincrustante.

Cada uno de los segundos paneles incluye preferentemente uno o más materiales resistentes al agua mediante los cuales se encapsula cualquiera de la pluralidad de receptores de potencia inductiva y cualquiera de la pluralidad de dispositivos antiincrustantes presentes dentro de ese segundo panel en particular. El encapsulado sirve para proteger la pluralidad de receptores de potencia inductiva y la pluralidad de dispositivos antiincrustantes contra al menos el agua líquida. La protección implica por lo menos un blindaje parcial, pero preferiblemente completo, contra el agua del medio ambiente, como por ejemplo el agua de mar. Esto puede reducir los problemas de corrosión y cortocircuito de los receptores y dispositivos antiincrustantes cuando el sistema se utiliza en condiciones acuáticas, después de todo son dispositivos eléctricos susceptibles de tales deterioros. Un ejemplo de materiales resistentes al agua comprende los polímeros de silicona. Otro comprende los polímeros de fluoroetileno (FEP). El encapsulamiento puede adoptar muchas formas, una de las cuales es la que comprende los dispositivos incrustados en al menos uno de los materiales. El material puede ser un solo tipo de material, pero también puede ser un compuesto en forma mixta o en forma de capas o ambas. Así, puede haber un sistema de capas que comprenda, por ejemplo, polímeros de silicona y polímero FEP. Los dispositivos pueden estar incrustados en los polímeros de silicona, mientras que el polímero FEP sirve como capa de cobertura adicional sobre el polímero de silicona.

En una realización del sistema antiincrustante, uno o más elementos emisores inductivos comprenden o están formados por bobinas emisoras de potencia y uno o más elementos receptores inductivos comprenden o están formados por bobinas receptoras de potencia y el emisor de potencia inductivo y los receptores de potencia inductivos están configurados de tal manera que cada una de las bobinas receptoras de potencia se solapa, al menos parcialmente, con al menos una de las bobinas emisoras de potencia cuando el sistema está montado en el objeto. Las bobinas pueden servir como elementos eficientes de transferencia de potencia que proporcionan un área transversal interna (cerrada) en la que se concentra el flujo del campo magnético para ser utilizado para el acoplamiento inductivo. Una bobina puede tener uno o más bobinados, como por ejemplo más de 2, más de 3, más de 5 bobinados. Una bobina emisora puede tener menos o más bobinados que una bobina receptora. Una bobina (emisora y/o receptora) puede tener un núcleo para concentrar aún más el flujo magnético, pero esto no es necesario en sí mismo. La bobina emisora y la bobina receptora pueden tener una misma sección transversal o una sección transversal diferente. Por ejemplo, una bobina emisora puede tener una sección transversal mayor que la bobina receptora. Esto es ventajoso, por ejemplo, cuando varias bobinas receptoras necesitan extraer potencia de una misma bobina emisora.

En una realización, cada uno de la pluralidad de receptores de potencia inductiva está configurado de tal manera que el al menos un elemento emisor de potencia de un elemento receptor de potencia inductiva respectivo se solapa al menos parcialmente con él al menos un elemento emisor de potencia cuando el sistema está montado en el objeto y en el que cada uno de la pluralidad de segundos paneles comprende una o más regiones de borde en las que se dispone su al menos un elemento receptor de potencia. Este solapamiento es ventajoso para optimizar el acoplamiento inductivo. Preferiblemente, los elementos emisores o receptores son entonces bobinas como las divulgadas aquí antes o después. En caso de que haya segundos paneles que comprendan los receptores de potencia inductivos, cada uno de la pluralidad de segundos paneles comprende una o más regiones de borde (22) en las que se dispone su al menos un elemento receptor de potencia. Cada uno de los paneles secundarios está montado, por ejemplo, sobre el emisor de potencia inductiva. El emisor de potencia inductiva se monta, por ejemplo, sobre la superficie del objeto y los paneles receptores de potencia inductiva se superponen al emisor de potencia inductiva. Así, los elementos receptores de potencia, por ejemplo en forma de bobinas, ocupan un área relativamente pequeña de los paneles y las áreas de solapamiento de los paneles con las partes del transmisor de potencia inductivo sólo necesitan ser pequeñas para que el sistema global pueda mantenerse generalmente delgado. Asimismo, la superficie que ocupan los transmisores de potencia inductiva, por ejemplo cuando forman parte de un panel primario, puede mantenerse pequeña en relación con la superficie cubierta por los paneles secundarios.

El transmisor de potencia inductivo puede comprender una línea de alimentación y una línea de retorno de potencia para conectar eléctricamente al menos un elemento emisor de potencia. Un par de línea de alimentación y línea de retorno de potencia puede denominarse línea de transmisión de potencia. El emisor de potencia inductivo puede diseñarse con una baja impedancia de la línea de transmisión de CA, lo que conlleva bajas pérdidas. Dicha línea se denomina línea de transmisión parcial o totalmente equilibrada. Para ello, la línea de alimentación y la línea de retorno pueden discurrir una al lado de la otra a una distancia constante definida a lo largo de las líneas con un aislante entre ellas. Pueden estar dispuestas una al lado de la otra en una configuración de vía multiconductora de una sola capa o estar dispuestas una encima de la otra en una configuración de capas multiconductoras. Esto último puede proporcionar un equilibrio casi completo de la línea de transmisión de potencia.

En una realización ventajosa del sistema antiincrustante, el al menos uno de los elementos emisores inductivos comprende una pluralidad de elementos emisores inductivos, cada uno de ellos conectado eléctricamente en configuración paralela a la línea de alimentación de potencia y a la línea de retorno de potencia, y colocados en serie unos con respecto a otros dentro del emisor de potencia inductivo, estando dispuesto cada uno de la pluralidad de elementos emisores inductivos para acoplarse inductivamente a al menos uno de los elementos receptores inductivos de una de la pluralidad de receptores de potencia inductiva. De nuevo, los elementos emisores y receptores son preferiblemente bobinas como se define aquí después o antes. Cada receptor de potencia inductiva puede estar acoplado inductivamente a al menos uno y preferentemente a uno de los elementos emisores de potencia del emisor de potencia inductiva. Posicionado en serie significa que los elementos están distribuidos espacialmente de manera lateral con respecto a cada uno de ellos, de manera que hay al menos una parte no superpuesta. Esta es una forma de suministrar corriente a cada elemento receptor de potencia de una manera eficiente tal que los elementos receptores de potencia pueden ser ubicados uno al lado del otro en una alineación óptima para cubrir una gran superficie de un objeto. Este sistema puede ser accionado por tensión. El uso de elementos emisores en serie (lo que significaría la misma corriente en todos los puntos) haría más difícil mantener una tensión total dentro de un límite de tensión de seguridad, como 50Vrms.

El emisor de potencia inductiva puede tener una línea de alimentación de potencia que se extiende desde un extremo del emisor de potencia inductiva hasta el al menos un elemento emisor inductivo y una línea de retorno de potencia que se extiende desde el al menos un elemento emisor inductivo hasta el un extremo del emisor de potencia inductiva, donde la línea de alimentación de potencia y la línea de retorno de potencia están situadas en un lado de los al menos un elementos emisores inductivos. Así, para cada uno de una pluralidad de elementos emisores inductivos, la línea de alimentación y la línea de retorno de potencia están situadas en un lado de dicho emisor de potencia inductivo. Preferentemente, las líneas discurren por el mismo lado de la pluralidad de emisores de potencia inductiva. De este modo, los campos magnéticos causados en la ubicación de un elemento emisor inductivo por la línea de alimentación de potencia y la línea de retorno de potencia, cuyos campos son de diferente intensidad a lo largo de la longitud de estas líneas como resultado de la derivación de la corriente de las bobinas sucesivas debido a la configuración eléctrica paralela) se cancelan al menos parcial o sustancialmente, de modo que se consigue una intensidad de campo magnético más uniforme yendo de un elemento emisor inductivo a otro dentro de un emisor de potencia inductivo.

En otra disposición del sistema antiincrustante, el emisor de potencia inductivo comprende al menos un elemento emisor inductivo para el acoplamiento inductivo a una pluralidad de elementos receptores de potencia, estando la pluralidad de elementos receptores de potencia compuesta por los al menos un elemento receptor de potencia de al menos dos de la pluralidad de receptores de potencia inductivos. Preferiblemente, el emisor de potencia inductiva comprende un único elemento emisor inductivo para acoplarse a todos y cada uno de los elementos receptores de potencia de la pluralidad de receptores de potencia inductiva. Así, se utiliza un único elemento emisor de potencia para acoplarse inductivamente a un conjunto de receptores de potencia inductivos. De este modo, el acoplamiento inductivo y con ello la transferencia de potencia a cada receptor de potencia inductivo pueden ser iguales o casi iguales.

En una realización del sistema antiincrustante, el emisor de potencia inductiva incluye una línea de alimentación de potencia y una línea de retorno de potencia, y cada uno de los al menos un elemento emisor inductivo comprende una sección de la línea de alimentación de potencia y una sección de la línea de retorno de potencia. Ahora no hay bobinas reales, sino simplemente secciones de las líneas que están cerca unas de otras para proporcionar un campo de suma entre ellas que puede utilizarse para acoplar inductivamente con un elemento receptor de potencia. Este es un diseño más simple.

En una realización de un sistema antiincrustante, el sistema comprende además otro de los emisores de potencia inductiva y al menos un miembro de conexión en el que la línea de alimentación del emisor de potencia inductiva está conectada a la línea de retorno de potencia del emisor de potencia inductiva adicional a través del miembro de conexión. En tal disposición, el sistema comprende un conjunto de emisores de potencia inductiva y cada uno de ellos está asociado a una pluralidad respectiva de receptores de potencia inductiva. Cada uno de los emisores de potencia inductiva comprende una línea de alimentación de potencia y una línea de retorno de potencia, y la línea de alimentación de potencia de uno de los emisores de potencia inductiva está conectada a la línea de retorno de potencia de otro de los transmisores de potencia inductiva.

En este diseño, los emisores de potencia inductiva individuales no tienen una línea de transmisión de potencia cerrada. En su lugar, definen una mitad de una bobina emisora de potencia y una mitad de otra bobina emisora de potencia. De nuevo hay una bobina emisora de potencia que se extiende por toda la longitud de la banda.

A continuación, se proporcionan preferentemente miembros de conexión entre los segundos extremos de, por ejemplo, emisores de potencia inductivos dispuestos de forma adyacente, para conectar la línea de alimentación de potencia de un emisor con la línea de retorno de potencia de uno adyacente a un lado y para conectar la línea de retorno de potencia de dicho emisor con la línea de alimentación de potencia de una banda adyacente al otro lado.

El emisor de potencia inductiva puede incluir un material de ferrita, por ejemplo, en forma de capa o lámina debajo de los elementos emisores inductivos, por lo tanto, entre la superficie de un objeto y los elementos cuando el sistema está montado en el objeto. De este modo, la eficacia del sistema puede mantenerse elevada, por ejemplo, cerca del 50%, incluso si la superficie sobre la que se monta el sistema es conductora de la electricidad, como ocurre, por ejemplo, con el casco metálico de un barco. El material de ferrita se encuentra entre la superficie, por ejemplo, el casco de un barco, y los bobinados primarios del transformador inductivo, para evitar las corrientes de Foucault a través de la capa conductora que define la superficie. Se puede prescindir de este material de ferrita cuando la superficie está hecha de materiales no conductores, como la madera o el plástico.

Puede proporcionarse un material de revestimiento o de pintura para su aplicación a la superficie, de manera que el sistema se monta sobre una capa del material de revestimiento o de pintura, en la que el material de revestimiento o de pintura tiene una permeabilidad relativa (|jr) superior a 20, por ejemplo superior a 100, por ejemplo superior a 200. El material de recubrimiento o de pintura se encuentra preferentemente entre el sistema y la superficie.

El objetivo es evitar o atenuar la existencia de corrientes de Foucault en el casco que provocarán pérdidas. Cuanto mayor sea el valor, mejor será el rendimiento. Esto mejora el factor de acoplamiento, por ejemplo, incluso si se utiliza un casco de poliéster o de aluminio.

La alta permeabilidad relativa, por ejemplo, también puede dar lugar a una alta permitividad dieléctrica.

Esto proporciona una forma alternativa de reducir las corrientes de Foucault en el casco metálico (que dan lugar a pérdidas) y puede evitar la necesidad de un material de ferrita. El material de revestimiento o pintura, por ejemplo, tiene partículas ferromagnéticas incrustadas.

Los receptores de potencia inductiva, por ejemplo, tienen un grosor inferior a 5 mm, por ejemplo inferior a 4 mm, por ejemplo inferior a 3 mm. Este grosor suele incluir una placa de circuito impreso (PCB).

Los paneles secundarios que incluyen los receptores de potencia inductiva pueden tener un grosor inferior a 2 cm, por ejemplo inferior a 1,5 cm o incluso inferior a 1 cm. Esto puede incluir el material de encapsulación definido en el presente documento.

La pluralidad de dispositivos antiincrustantes comprende, por ejemplo, una o más fuentes de luz para proporcionar luz antiincrustante como se ha descrito anteriormente. El sistema de transferencia de potencia inductiva puede formar parte de un sistema antiincrustante basado en la luz que se aplicará a la superficie. Las fuentes de luz pueden formar parte de una disposición de fuentes de luz que comprenda, por ejemplo, una matriz de LED UV-C para emitir luz UV con una longitud de onda entre 270nm y 280nm.

El sistema antiincrustante puede comprender una fuente de potencia para suministrar potencia al emisor de potencia inductiva. La fuente de potencia comprende, por ejemplo, un circuito resonante con una frecuencia de resonancia de 50kHz a 1MHz, por ejemplo de 50kHz a 200kHz, por ejemplo de 60kHz a 90kHz.

Los receptores de potencia inductiva y los transmisores de potencia inductiva pueden estar comprendidos en un primer y un segundo panel respectivos, cada uno de los cuales incluye un material de silicona que tiene una función de protección y, opcionalmente, también una función óptica, por ejemplo, de guía de la luz.

El segundo panel puede tener diversas formas, como la triangular o la rectangular. Pueden tener una superficie de 0,5 m2 o más. Preferiblemente, tienen una superficie de 2,5 m2 o más. Los lados de estos paneles pueden tener dimensiones (longitud y anchura) superiores a 0,1 o 0,2 metros, preferiblemente superiores a 0,5 metros. No es necesario que todos los lados de un panel, o de diferentes paneles en caso de que haya más en un sistema, tengan las mismas dimensiones.

Las formas y tamaños (área) o dimensiones (longitud, anchura) de los primeros paneles pueden ser cualesquiera siempre que sean adecuados para su uso en un sistema antiincrustante para poder proteger o incluso cubrir la superficie. Sus formas y tamaños pueden ser elegidos en función del tamaño y la forma de la superficie sobre la que deben aplicarse. Dado que la superficie es preferentemente la de un objeto marino, como una embarcación, un barco, etc., dichas superficies son en general bastante grandes, es decir, mayores o mucho mayores que 1 m2

El primer panel y con ello el transmisor de potencia inductivo puede tener cualquier forma, pero preferentemente es alargado y más preferentemente es también rectangular. Es preferible que tenga una longitud superior a 0,2 metros, o superior a 0,5 metros. Es aún más preferible una longitud superior a 1 metro. La anchura de un primer panel puede ser de cualquier dimensión, siempre que se puedan alojar sus componentes eléctricos. Podrían tener una anchura de 0,1 metros o mayor, como por ejemplo 0,5 metros o mayor.

El sistema descrito anteriormente está pensado para ser montado en un objeto que, en condiciones normales de uso, está expuesto a la suciedad. Esto significa en general que también el sistema estará expuesto a tales condiciones al menos parcialmente.

En un aspecto adicional de la invención se proporciona un objeto expuesto a condiciones de ensuciamiento cuando está en uso normal, el objeto que comprende un sistema antiincrustante como se describe aquí antes, en el que el emisor de potencia inductiva y la pluralidad de receptores de potencia inductiva están montados en el objeto en una configuración fija con respecto a cada uno de ellos para proporcionar el acoplamiento inductivo. La configuración fija significa que durante el uso del objeto las partes del sistema no son desplazables. Esto no significa que no puedan retirarse del objeto, como ocurriría, por ejemplo, durante la reparación o la sustitución de piezas del sistema. La fijación puede realizarse de muchas maneras, como por ejemplo con tornillos, abrazaderas o pegado de cualquier tipo.

Cada uno de los dispositivos antiincrustantes comprende preferentemente una fuente de luz UV para proporcionar luz UV como radiación antiincrustante. La luz UV actúa sobre el nivel de ADN de los microorganismos y el sistema basado en dichas fuentes puede funcionar así para una amplia variedad de antiincrustantes.

En una realización del objeto el sistema antiincrustante comprende

- un primer panel que incluye el emisor de potencia inductiva (10) y

- una pluralidad de segundos paneles, separados del primer panel, cada uno de los cuales comprende al menos uno de la pluralidad de receptores de potencia inductiva (20) y al menos uno de la pluralidad de dispositivos antiincrustantes,

en donde el primer panel y la pluralidad de segundos paneles están montados en el objeto de manera que diferentes de la pluralidad de segundos paneles están montados al menos parcialmente en diferentes áreas del objeto. La modularidad del sistema permite cubrir el área del objeto al que se monta el sistema de tal manera que los primeros y segundos paneles se fijan al objeto uno al lado del otro para cubrir un área grande mientras que la potencia puede ser proporcionada eficientemente por un primer panel a múltiples segundos paneles. Los primeros paneles tienen preferentemente una forma alargada para este propósito donde los segundos paneles se extienden lateralmente desde la forma alargada a lo largo de la dirección de la longitud para formar un esquema como la espina de arenque.

En una realización, el objeto es para la inmersión parcial o completa en el agua cuando en el uso normal y en el que cada uno de la pluralidad de segundos paneles incluye uno o más materiales resistentes al agua por el que cualquiera de la pluralidad de receptores de potencia inductiva y cualquiera de la pluralidad de los dispositivos antiincrustantes presentes dentro de ese segundo panel particular están encapsulados para protegerlos contra el agua. El objeto es preferiblemente uno que durante su uso está expuesto al agua y especialmente al agua de mar. Tales objetos incluyen, por ejemplo, edificios como esclusas, plataformas de perforación petrolífera, estaciones de bombeo o boyas y embarcaciones como barcos. Un objeto marino puede ser cualquier objeto descrito en el presente documento o en lo sucesivo, como por ejemplo una embarcación o un barco. Preferiblemente, el objeto es un barco. En todos los casos, el sistema se monta en la superficie exterior del objeto, de manera que al menos los receptores de potencia inductiva (o los segundos paneles de los que forman parte) se montan en esta superficie. Preferiblemente también los emisores de potencia inductiva (o los primeros paneles de los que forman parte) están montados en la superficie exterior.

En una realización, el objeto tiene una línea de flotación y una parte del primer panel está montada de tal manera que permanece por encima de la línea de flotación cuando el objeto está en uso, de modo que una fuente de potencia para proporcionar potencia al emisor de potencia inductiva puede conectarse al transmisor de potencia inductiva a través de una conexión galvánica dispuesta por encima de la línea de flotación. La fuente de potencia puede estar configurada para suministrar la potencia al emisor de potencia inductiva a través de una conexión galvánica dispuesta por encima de la línea de flotación del objeto marino. El emisor de potencia inductiva, preferiblemente en forma de tira como se ha comentado anteriormente, puede extenderse hasta por encima de la línea de flotación, de modo que pueda establecerse un contacto galvánico con la fuente de potencia en un lugar situado fuera del agua, y el sistema puede estar totalmente cerrado y encapsulado por debajo de la línea de flotación cuando se trata de la provisión de potencia de la carga.

Así, el objeto comprende una superficie y el sistema antiincrustante se monta sobre la superficie.

El objeto puede tener un material de revestimiento como el definido anteriormente aplicado a su superficie y entre su superficie y el sistema antiincrustante. Esto es ventajoso para los objetos hechos de materiales conductores cerca de la superficie, como los barcos con un casco de metal u otras construcciones como se define en el presente documento que tienen partes de metal cerca de la superficie a la que se aplica el sistema.

La invención también proporciona un método de montaje de un sistema antiincrustante como el divulgado a un objeto. Cualquiera de las características del sistema antiincrustante y/o del objeto puede utilizarse para definir dicho método de montaje. Por ejemplo, puede haber un método de montaje en el que al menos una parte del sistema, y en particular un emisor de potencia inductiva, se monte por encima de la línea de flotación de un objeto. En una realización puede aplicarse un material de ferrita y/o un material de revestimiento con una permitividad superior a 20 entre el objeto y al menos el emisor de potencia inductiva.

Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes y se aclararán con referencia a la realización o las realizaciones descrita(s) a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención, y para mostrar más claramente cómo puede llevarse a cabo, se hará referencia ahora, a modo de ejemplo solamente, a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra un sistema antiincrustante de la invención aplicado a un barco para proteger la superficie del barco en contacto con el agua, es decir, la superficie del casco;

La figura 2 muestra una sección transversal (en un plano horizontal) del sistema de la figura 1 a través de los emisores de potencia inductiva, los paneles y parte de la superficie del barco;

La figura 3 muestra con más detalle la disposición de las bobinas;

La figura 4 muestra un ejemplo de la estructura del panel;

La figura 5 muestra una posible configuración eléctrica de las bobinas primarias y del receptor de potencia;

La figura 6 muestra una primera forma de disponer las bobinas del emisor de potencia y la línea de transmisión de potencia dentro de un emisor de potencia inductivo;

La figura 7 muestra una segunda forma de disponer las bobinas del emisor de potencia y la línea de transmisión de potencia dentro de un emisor de potencia inductivo;

La figura 8 muestra una tercera forma de disponer una bobina emisora de potencia mediante la línea de alimentación de potencia y la línea de retorno de potencia de un emisor de potencia inductivo;

La figura 9 muestra una forma de disponer una línea de retorno de potencia de un emisor de potencia inductiva y una línea de alimentación de potencia de otro emisor de potencia inductiva de manera que juntos formen un elemento emisor inductivo; y

La figura 10 muestra una disposición en la que el emisor de potencia inductiva y los paneles receptores de potencia inductiva se proporcionan sobre una capa de pintura de alta permeabilidad magnética.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

Los ejemplos del sistema antiincrustante definido por las reivindicaciones se describirán con referencia a las Figuras.

Debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones ejemplares del aparato, los sistemas y los métodos, están pensados únicamente con fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la invención. Estas y otras características, aspectos y ventajas de los aparatos, sistemas y métodos de la presente invención se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos. Se debe tener en cuenta que las Figuras son simplemente esquemáticas y no se dibujan a escala. Se debe tener en cuenta que los mismos números de referencia se usan en todas las Figuras para indicar las mismas partes o partes similares.

La figura 1 muestra un sistema antiincrustante de este tipo montado en un objeto en forma de barco 1. El sistema sirve para proteger el objeto contra las incrustaciones cuando se utiliza el barco. Esto significa que el sistema es capaz de reducir al menos las incrustaciones en comparación con un barco sin el sistema. La superficie, en este caso, es la superficie exterior del casco del barco, cuyas partes por debajo de la línea de flotación 30 del barco pueden quedar sumergidas en el agua cuando se utiliza el barco y, por lo tanto, están expuestas a las incrustaciones.

En general, la línea de flotación es la línea donde la superficie del objeto, como por ejemplo el casco de un barco, se encuentra con la superficie del agua cuando el objeto está en uso normal.

El sistema antiincrustante comprende un conjunto de (pluralidad de) primeros paneles 10, cada uno de los cuales incluye (o en la realización más sencilla es) un emisor de potencia inductiva. Los primeros paneles (y con ello los emisores de potencia) tienen en este caso una forma rectangular alargada con una longitud mayor que la anchura. Están montados sobre la superficie de tal manera que su dirección de longitud forma un ángulo no nulo con respecto a la línea de flotación 30 del barco. En la figura, este ángulo es de unos 90 grados, de modo que los primeros paneles se extienden en dirección vertical sobre la altura del barco. Están distribuidos espacialmente a lo largo de la dirección de la longitud (paralela a la línea de flotación del barco) del mismo.

Los emisores de potencia inductiva y, por tanto, también los paneles, incluyen líneas de transmisión de potencia, como líneas de alimentación y líneas de retorno de potencia. Éstas van, al menos en parte, desde uno de los extremos distales de los paneles hasta los otros extremos distales del panel. En los extremos distales superiores de los paneles 10, que en este caso están por encima de la línea de flotación 30, las líneas de transmisión de potencia están conectadas a una o más fuentes de potencia eléctrica (no mostradas). Dichas fuentes pueden ser generadores de cualquier tipo o baterías, etc.

Cada uno de los emisores de potencia inductiva comprende uno o más conjuntos de elementos emisores inductivos con los que se puede transmitir potencia eléctrica por inducción magnética. En este caso, estos elementos emisores inductivos adoptan la forma de bobinas emisoras de potencia, cada una de las cuales tiene de 1 a 5 bobinados. No obstante, pueden utilizarse otros.

En general, los elementos emisores inductivos y los elementos receptores inductivos incluyen cualquier elemento conductor capaz de transportar una corriente alterna para generar un campo magnético o captar un campo magnético mediante el cual se puede transmitir potencia. El acoplamiento entre dos hilos puede aumentarse enrollando dichos conductores en bobinas y colocándolos cerca de un eje común, de modo que el campo magnético de una bobina pase a través de la otra. El acoplamiento también puede aumentarse con un núcleo magnético de un material ferromagnético como el hierro o la ferrita en las bobinas, que aumenta el flujo magnético. Las dos bobinas pueden estar físicamente contenidas en una sola unidad, como en los bobinados primario y secundario de un transformador, o pueden estar separadas. Un conjunto de bobinados primarios puede tener uno o más bobinados de alambre. Un conjunto de bobinados primarios se denomina en este documento bobina emisora de potencia. Así, el emisor de potencia inductivo incluye una o más bobinas emisoras de potencia.

El sistema antiincrustante incluye además un conjunto (una pluralidad) de segundos paneles 20, que pueden denominarse paneles antiincrustantes. Están montados sobre la superficie de forma espacialmente distribuida, de manera que cada uno de ellos cubre una zona diferente de la superficie del casco del barco. En este caso, todos están montados por debajo de la línea de flotación 30, pero también puede haber algunos montados por encima de la línea de flotación para tener en cuenta el oleaje cuando se utiliza el objeto. En este caso, los paneles 20 tienen una forma rectangular alargada con una dirección de longitud paralela a la línea de flotación y una dirección de anchura perpendicular a la misma. Se montan en la superficie de forma que los distintos paneles cubren, al menos parcialmente, diferentes zonas de la superficie. En este caso no se superponen en absoluto. Tienen una primera superficie de panel orientada hacia el barco con la que se fijan a la superficie del mismo y, en contraposición, tienen una segunda superficie de panel orientada hacia el agua.

Estos segundos paneles comprenden cada uno al menos un receptor de potencia inductiva para recibir potencia de uno o más de los primeros paneles 10 con los que están asociados. Cada uno de los paneles 20 comprende una pluralidad de fuentes de luz UV para proporcionar luz antiincrustante accionándolas con la potencia recibida por el o los receptores de potencia inductiva y transmitida por uno o más de los emisores de potencia inductiva con los que está asociado un panel 20. En este ejemplo, la luz antiincrustante se dirige al menos hacia la superficie del panel que da al agua, de modo que en esta superficie, que durante el uso del barco está expuesta a las incrustaciones, éstas puedan reducirse o evitarse. Las fuentes de luz están dispuestas en un arreglo de fuentes de luz de manera que se distribuyen espacialmente sobre el área de un panel 20 que cubre parte de la superficie del barco. Con un sistema antiincrustante de este tipo, la superficie del barco está constituida, al menos en parte, por la superficie de los paneles 20. Dado que estos últimos están protegidos de las incrustaciones, la superficie del casco del barco también está protegida indirectamente. Cabe señalar que los paneles y las fuentes pueden configurarse de manera que la luz antiincrustante también se proporcione a la superficie del barco, por ejemplo, saliendo de los paneles 20 por su superficie orientada hacia la superficie del casco del barco. De este modo, la luz se proporciona de tal manera que la superficie del barco a la que se aplica un panel, y/o la superficie de un segundo panel expuesto a las incrustaciones (ya que ahora es esta superficie del panel la que está expuesta al agua) se iluminan para reducir o prevenir las incrustaciones.

Otros detalles sobre cómo puede diseñarse dicho panel antiincrustante 20 y qué fuentes de luz pueden utilizarse para proporcionar luz antiincrustante son conocidos en la técnica y, por ejemplo, se describen en el documento WO 2014/188347. Se divulgan métodos y sistemas para prevenir la bioincrustación en los que toda una superficie, o una cantidad significativa de una superficie, que debe mantenerse limpia de incrustaciones (por ejemplo, el casco de un barco) se cubre con un panel que tiene una capa que emite luz germicida, en particular luz UV como la luz UV C. La mayoría de los microorganismos mueren, se vuelven inactivos o no pueden reproducirse con suficiente luz UV. Por lo tanto, las fuentes de luz pueden ser para proporcionar luz ultravioleta (UV) antiincrustante. La luz UV es la parte de la luz electromagnética delimitada por el extremo inferior de la longitud de onda del espectro visible y la banda de radiación de los rayos X. El rango espectral de la luz UV está, por definición, entre 100 y 400 nm y es invisible para los ojos humanos. Utilizando la clasificación CIE, el espectro UV se subdivide en tres bandas:

UVA (onda larga) de 315 a 400 nm

UVB (onda media) de 280 a 315 nm

UVC (onda corta) de 100 a 280 nm

Se conocen varias fuentes de luz para generar UV, como las lámparas de descarga de mercurio de baja presión, las lámparas de descarga de mercurio de media presión y las lámparas de descarga de barrera dieléctrica. Una opción preferida, por ejemplo la propuesta en el documento WO 2014/188347, son los LED UV de bajo coste y menor consumo Los LED pueden incluirse generalmente en paquetes más pequeños y consumen menos potencia que otros tipos de fuentes de luz. Los LED pueden fabricarse para emitir luz (UV) de varias longitudes de onda deseadas y sus parámetros de funcionamiento, sobre todo la potencia de salida, pueden controlarse en gran medida. Se puede conseguir fácilmente una dosis germicida adecuada con los LED UV existentes.

Los receptores de potencia inductiva de los paneles 20 incluyen cada uno o más elementos receptores inductivos para recibir la potencia de las bobinas de los emisores de potencia inductiva. En este caso, dichos elementos receptores inductivos adoptan la forma de bobinas receptoras de potencia con un número de bobinados, por ejemplo, entre 1 y 5 bobinados por bobina.

Estas bobinas receptoras de potencia están situadas en los paneles 20 de forma que se alinean con una o más bobinas emisoras de potencia de uno o más de los primeros paneles, de forma que la potencia puede transmitirse inductivamente entre ellos. Así, una bobina emisora de potencia puede verse como un lado de un transformador mientras que una bobina receptora de potencia alineada forma entonces el otro lado del transformador. O, en otras palabras, un par de bobinas primarias y receptoras de potencia alineadas pueden formar un transformador para la transferencia de potencia.

El sistema de la figura 1 es ventajoso porque proporciona un sistema modular que incluye uno o más paneles 10 y una pluralidad de paneles (antiincrustantes) 20 con los que se puede cubrir la superficie de un barco para una multitud de formas y tamaños de superficie. Al mismo tiempo, se puede proporcionar una transferencia de potencia eficiente y fiable de forma inalámbrica desde un panel de suministro de potencia casi central a la pluralidad de paneles antiincrustantes asociados a dicho panel de suministro de potencia. El sistema y la configuración de suministro de potencia conservan o permiten la configuración modular y al mismo tiempo evitan o reducen los efectos de la corrosión y los posibles cortocircuitos eléctricos consiguientes por las conexiones eléctricas abiertas entre los paneles. La modularidad también proporciona la robustez necesaria del sistema, ya que cada panel 20 se alimenta en un esquema de conectividad en paralelo a un panel de suministro de potencia. Además, el diseño y la configuración del sistema permiten que los paneles de suministro de potencia 10 se extiendan por encima de la línea de flotación, de modo que los paneles de suministro de potencia casi centrales 10 pueden conectarse a una fuente de potencia mediante conexiones galvánicas de alta corriente por encima de la línea de flotación.

En el ejemplo mostrado, la superficie 18 del barco está esencialmente cubierta por los paneles antiincrustantes al menos por debajo de la línea de flotación. Los paneles antiincrustantes no se solapan entre sí, pero los vecinos pueden solaparse si es necesario. En este caso, los paneles se montan en la superficie de forma que no pueda haber agua entre los paneles y la superficie del barco. Para ello se pegan con cola resistente al agua a la superficie. De este modo, la superficie 18 está directamente protegida por los paneles mientras que la superficie de los paneles ahora expuesta a la suciedad está protegida debido a la radiación antiincrustante que se proporciona a esa superficie. Por lo tanto, la radiación antiincrustante proporcionada por los paneles tiene como objetivo prevenir la formación de organismos incrustantes en la superficie de los paneles expuestos al incrustante. Esto debe entenderse como un sistema de protección de la superficie del casco contra las incrustaciones (ya que sin el sistema antiincrustante, la superficie del casco sufrirá incrustaciones). Alternativa o adicionalmente, puede haber paneles montados de manera que el agua pueda llegar a la superficie del barco entre dicha superficie y el panel. En tales casos, los paneles pueden estar configurados para proporcionar la radiación antiincrustante también la superficie del barco y la superficie del panel frente a la superficie del barco.

Como se desprende de la descripción siguiente, puede haber múltiples bobinas conectadas a una línea de transmisión de potencia. Se pueden utilizar muchas configuraciones de combinación de bobinas emisoras de potencia y bobinas receptoras de potencia, cada una con sus ventajas específicas. Por ejemplo, puede haber una bobina emisora de potencia por panel o puede haber múltiples bobinas emisoras de potencia por panel. En cada caso, cada panel puede tener una o varias bobinas receptoras de potencia que se alinean con las bobinas emisoras de potencia disponibles en su ubicación cerca del panel 10.

La figura 2 muestra una sección transversal (en un plano horizontal) a través de una parte del casco del barco 16 y una parte del sistema que incluye dos de los primeros paneles 10 y dos de los segundos paneles 20. La superficie 18 del casco es la superficie que hay que proteger de las incrustaciones y, para ello, los primeros paneles 10 y los segundos paneles 20 están montados contra esta superficie 18. Como se ha indicado anteriormente, esto significa que las superficies 23 de los paneles 20 se han convertido en la superficie expuesta al antiincrustante. El agua entre el sistema y la superficie se ignora por ahora, ya que en este ejemplo los paneles 20 están fijados a la superficie de forma sustancialmente estanca.

Cada uno de los primeros paneles 10 tiene un emisor de potencia inductiva 10 que, a su vez, comprende al menos una bobina emisora de potencia 12 cuyos bobinados se extienden en un plano vertical al plano de dibujo. Las líneas de transmisión de potencia de los emisores de potencia inductiva de los paneles 10 a los que están conectadas las bobinas emisoras de potencia 12 no están dibujadas en la Figura, pero en este caso discurrirían verticales al plano de dibujo.

Cada uno de los paneles 20 comprende un receptor de potencia inductiva 20, cada uno de los cuales comprende una bobina receptora de potencia cuyos bobinados también se extienden en un plano vertical al plano de dibujo. Las bobinas del receptor de potencia están situadas en las regiones de borde 22 de los paneles 20 y los paneles primero y segundo están montados en la superficie de tal manera que las regiones de borde 22 de las segundas partes 20 se solapan con las segundas partes 10, de modo que las bobinas del emisor de potencia 12 se solapan con las bobinas del receptor de potencia 24. Esto puede dar una buena transferencia de potencia inductiva entre las primeras bobinas y las bobinas del receptor de potencia y, por lo tanto, entre el emisor y el receptor de potencia.

En este caso, contado desde la superficie del barco, los paneles 20 se superponen a los paneles 10 en las regiones de los bordes. Esto también puede ser al revés.

Cada uno de los paneles 20 tiene una o más fuentes de luz dispuestas en una disposición de fuentes de luz 26 de forma que proporcionan luz antiincrustante al menos a las superficies 23. La potencia transmitida de forma inalámbrica por los paneles 10 es utilizada por los paneles 20 para alimentar las fuentes de luz en las disposiciones 26.

En el ejemplo actual, el casco del barco está hecho de acero, en el que pueden producirse corrientes de Foucault en las ubicaciones de las bobinas durante la transferencia de potencia. Estas corrientes de Foucault pueden reducir la eficiencia de la transferencia de potencia. Para reducir o evitar dicha pérdida de eficiencia, los segundos paneles 10 tienen un material de ferrita en forma de lámina de ferrita 14 entre la bobina emisora de potencia y el metal del casco 16 del barco. El material de ferrita reduce o incluso evita las corrientes de Foucault en el metal del casco 16 del barco, aumentando así la eficiencia de la transferencia de potencia. Los materiales de alta permitividad también podrían utilizarse para este fin. Está claro que cuando las corrientes de Foucault no se producen de forma significativa, este material de ferrita u otras soluciones no son necesarias. Por ejemplo, cuando el casco es de un material no conductor, como el plástico o la madera.

Las bobinas del emisor de potencia pueden estar formadas sobre o dentro de una placa de circuito impreso (PCB) que a su vez puede formar parte del emisor de potencia inductiva y/o de las líneas de transmisión de potencia. Asimismo, las bobinas del receptor de potencia pueden estar formadas sobre o dentro de una PCB de un receptor de potencia inductiva. La disposición de la fuente de luz también puede estar formada en una PCB, que puede estar separada o ser la misma que la PCB de las bobinas del receptor de potencia. Las PCB no se muestran en las figuras, para mantener la estructura mostrada simple. Por lo tanto, las PCB son también partes de los respectivos paneles.

Puede haber un único PCB flexible compartido en un panel, por ejemplo, que tenga las bobinas y las fuentes de luz, así como otras partes del circuito electrónico de suministro de potencia dentro de un panel. Dicho panel flexible es entonces capaz de adaptarse al contorno de la superficie en la que están montados. En cambio, puede haber PCB separados en el panel y una conexión eléctrica entre ellos.

Los circuitos eléctricos en forma de PCB son convenientes, pero no es necesario que se utilicen de forma conjunta. También se pueden utilizar otras formas de hacer los circuitos eléctricos.

Algunas partes de los circuitos del panel pueden hacerse utilizando PCB mientras que otras partes pueden hacerse con métodos diferentes. Por ejemplo, la disposición de la fuente de luz puede formarse como una estructura de rejilla de alambre en lugar de una PCB con fuentes de luz distribuidas. Esto reduce el área de la PCB, ya que sólo se necesita una PCB para las bobinas del receptor de potencia. En otras variantes, todos los circuitos del panel carecen de PCB y se realizan con otras técnicas.

Las bobinas emisoras de potencia de los emisores de potencia inductiva 10 pueden, por ejemplo, recibir una alimentación de CA de 100 kHz a 150 kHz (onda sinusoidal) durante el funcionamiento del sistema. Para compensar una corriente de fuga capacitiva hacia el casco 16 en la posición de las líneas de transmisión de potencia, éstas (y con ello el emisor de potencia inductivo) pueden estar provistas además de un condensador para implementar un filtro de paso bajo. Esto es, por ejemplo, interesante si se utilizan amplificadores conmutados de alta eficiencia para generar la alimentación de CA. En tal caso, el filtro de paso bajo se utiliza para filtrar los armónicos residuales de mayor frecuencia de los amplificadores.

Una alternativa es utilizar un circuito resonante para generar la alimentación de CA. Por ejemplo, cada línea de transmisión de potencia (emisor de potencia inductiva) puede comprender un circuito resonante, basado en un circuito resonante capacitivo, con una resonancia en el rango de 60kHz a 90kHz.

Generalmente, la frecuencia de funcionamiento (resonante o conducido) puede estar en el rango de 50kHz a 1MHz, por ejemplo 50kHz a 200kHz, por ejemplo 60kHz a 90kHz.

La figura 3 muestra un ejemplo de disposición de los paneles y su solapamiento.

En el ejemplo de la figura 2, los paneles 10 se superponen a un panel 10 asociado en un borde lateral. En la figura 3, los paneles 20 se superponen a los paneles 10 en ambos bordes laterales, y cada panel 10 tiene pares de bobinas emisoras de potencia, por ejemplo, las vecinas horizontales 12a y 12b, dispuestas a lo largo de su longitud (la longitud es vertical en el plano del dibujo). Una bobina de un par, por ejemplo 12a, es para alimentar un segundo panel 20 hacia un lado y la otra bobina del par, por ejemplo 12b, es para alimentar un segundo panel 20 hacia el otro lado. De este modo, cada segundo panel 20 recibe potencia de dos lados y, por tanto, de dos primeros paneles diferentes. Este principio puede extenderse a más de dos lados cuando se utiliza una red de primeros paneles en lugar de un conjunto de primeros paneles 10 que se extienden más o menos paralelamente. Esto puede hacer que el sistema sea más redundante contra los daños de los primeros paneles 10 y/o de los segundos paneles 20.

Todas las bobinas emisoras de potencia de los primeros paneles 10 pueden tener la misma fase, lo que contribuye a la redundancia eléctrica del sistema. Las disposiciones de la fuente de luz 26 pueden seguir funcionando en su totalidad si se rompe una línea de transmisión de potencia en el emisor de potencia inductiva de un primer panel. A este respecto, los emisores de potencia inductiva y las líneas de transmisión de potencia pueden estar diseñados para suministrar potencia eléctrica a un nivel incrementado de dos veces el nivel normal.

Así pues, puede haber un conjunto de bobinas (es decir, una bobina emisora de potencia y una bobina receptora de potencia) por panel (figura 2) o dos conjuntos de bobinas por panel (figura 3). Incluso puede haber más de dos con conjuntos en otros lados de los paneles (no mostrados).

El primer panel y los segundos paneles del sistema antiincrustante comprenden material de encapsulación para proteger las partes y especialmente las partes eléctricas del sistema que intervienen en la alimentación del sistema. Es decir, todas las partes del sistema que normalmente están expuestas al agua cuando el sistema está en uso tienen tal encapsulación. Así, en el ejemplo descrito anteriormente, un panel incluye tal encapsulación que encapsula sus circuitos eléctricos responsables de la recepción de potencia y de la conducción de las fuentes de luz. El encapsulado en este caso es para todas las partes eléctricas, incluyendo por ejemplo las bobinas, las líneas de conducción de potencia y las placas de circuito impreso. Una excepción podría ser un dispositivo sensor en un panel o al menos aquellas partes del dispositivo sensor que necesitan contacto galvánico con el agua para poder proporcionar una función sensorial. Sin embargo, en el sistema se emplean preferentemente sensores que funcionan según un principio sensorial que no requiere contacto eléctrico galvánico (por ejemplo, capacitivo u otro).

El encapsulamiento impide o al menos reduce la llegada de agua a estas partes de suministro de potencia eléctrica y a los circuitos de accionamiento del sistema. El encapsulamiento puede tener la forma de un material en el que se incrustan todos los componentes eléctricos. El material puede denominarse material estanco que tiene al menos una característica de penetración de agua reducida. El panel puede denominarse, por tanto, panel estanco al agua. Los materiales adecuados para este fin se describirán más adelante, pero un tipo se basa en polímeros de silicona.

Los paneles 10 del sistema también comprenden material de encapsulación para encapsular el emisor de potencia inductiva, incluidas las bobinas, las líneas de transmisión de potencia y las placas de circuito impreso u otras. Sin embargo, puede haber un conector galvánico para la conexión a una fuente de potencia que esté en el exterior del panel 10. Dicho conector o conexión se encuentra entonces preferentemente en una ubicación de dicho panel 10 que se coloca en una parte de la superficie que no se sumerge en el agua durante el uso del barco, por ejemplo, por encima de la línea de flotación.

Con este sistema modular encapsulado no hay contactos eléctricos galvánicos para suministrar potencia desde la banda a un panel o viceversa (si es necesario) o entre paneles. Por lo tanto, mientras que el encapsulado puede reducir o prevenir la corrosión, la potencia puede ser convenientemente proporcionada a las diferentes partes estancas del sistema modular. Al mismo tiempo, la modularidad del sistema se mantiene para proporcionar una configuración ventajosa para la cobertura eficiente de las áreas de superficie a proteger, como el casco del barco.

Como se muestra, por ejemplo, en la figura 1, el sistema antiincrustante tiene múltiples primeros paneles 10 y paneles 20 para cubrir una superficie del barco. Por ejemplo, puede haber más de 2, más de 5, más de 10, más de 20 o incluso más de 50 paneles 20 acoplados a un emisor de potencia inductiva de un primer panel 10. En una disposición más sencilla para cubrir una superficie, sólo hay un primer panel 10 y una pluralidad de segundos paneles 20, cada uno de los cuales está asociado al único primer panel 10 para ser alimentado por dicho panel. Sin embargo, en el ejemplo de la figura 1 hay múltiples primeros paneles 10 y una pluralidad de segundos paneles 20 está acoplada a cada uno de estos múltiples primeros paneles 10.

Con un sistema modular de este tipo, la aplicación del sistema a una superficie puede ser más fácil o más conveniente en relación con un sistema de un solo elemento. También las superficies irregulares y/o no planas, como las superficies curvas (como puede ocurrir con el casco de un barco) pueden cubrirse más fácilmente. La libertad en la alineación de las bobinas de un transformador (alineación de las bobinas primarias y del receptor de potencia) será beneficiosa a este respecto. No obstante, cabe señalar que dicha libertad sólo es necesaria durante la aplicación del sistema a la superficie u objeto, ya que una vez aplicado debe mantenerse en una posición o configuración fija (aparte de las situaciones de reparación). El número de segundos paneles 20 por cada primer panel 10 y/o el número de paneles 10 y 29 por superficie puede elegirse según se desee, basándose, por un lado, en la forma, el área y las dimensiones de los paneles y, por otro, en las áreas y dimensiones de la superficie a cubrir. Con el sistema se puede realizar una opción de diseño flexible para el sistema antiincrustante.

En el ejemplo mostrado, los primeros paneles 10 y, por lo tanto, los emisores de potencia inductiva 10 y las líneas de transmisión de potencia incluidas se extienden en una orientación sustancialmente vertical a lo largo del costado del barco. Los segundos paneles 20 están dispuestos sucesivamente a lo largo de la dirección de longitud de dicho primer panel 10 y se extienden sustancialmente de forma lateral con respecto a esta dirección de longitud. Sin embargo, es posible cualquier disposición adecuada de los paneles. Los primeros paneles pueden ser paralelos entre sí, pero no es necesario que lo sean. Pueden formar un ángulo de menos de 90 grados con la línea de flotación del barco. Incluso pueden ser paralelos a la línea de flotación del barco. No es necesario que sean rectas, sino que pueden tener una o varias curvas o dobleces. Esto puede ser una ventaja para la aplicación en superficies que no son intrínsecamente planas. En tal caso, los paneles también pueden tener una forma adaptada para cumplir este propósito de cobertura de superficies intrínsecamente no planas. Los paneles 10 pueden, por ejemplo, cubrir las costuras de soldadura y/o otras irregularidades de la superficie del casco del barco. En todos los casos puede ser ventajoso que el primer panel se extienda hasta por encima de la línea de flotación para permitir que un contacto con una fuente de potencia general, como los generadores del barco, se sitúe en una zona no sumergida cuando el barco está en uso.

La figura 4 muestra una sección transversal de un ejemplo de la estructura del segundo panel 20 que tiene una pluralidad de fuentes de luz 40 que en este ejemplo son LED UV-C de emisión lateral, en los que la luz se emite principalmente desde un lado del LED, y más o menos paralela a la superficie 52. También pueden funcionar otras configuraciones. Las fuentes de luz 40 están encapsuladas y en este caso, aunque no es necesario en sí, incrustadas en un medio o material óptico 42 para guiar al menos una parte de la luz 44 emitida por las fuentes de luz 40 mediante reflexión interna total a través del medio o material óptico. La luz es guiada al menos hacia la superficie 52 de los paneles expuestos al agua, pero también puede ser guiada hacia otras superficies o partes, como la superficie opuesta a la superficie 52. Este medio o material puede ser, y preferiblemente es, el mismo que el material de encapsulación estanco al agua mencionado anteriormente. De nuevo, los materiales adecuados se describirán más adelante.

Las estructuras ópticas 46 se proporcionan para interrumpir la reflexión interna total y dispersar la luz, y luego guiar la luz dispersada 48 fuera del medio óptico 42 hacia un objetivo para la luz, que es un área donde un organismo bioincrustante está presente. Estas estructuras ópticas no son necesarias en sí mismas.

Un organismo bioincrustante en la superficie 52 recibirá directamente la luz dispersa 48 antes de que entre en el agua, de modo que la luz pueda ejercer su efecto antiincrustante interrumpiendo importantes mecanismos bioquímicos de crecimiento de los organismos, como se describe en la técnica. Se ha comprobado que la luz UV-C es especialmente eficaz a este respecto.

El medio óptico es relativamente delgado, de modo que el panel puede considerarse una estructura bidimensional con un grosor de, por ejemplo, menos de 3 cm o, preferiblemente, menos de 2 cm o incluso menos de 1 cm. Las estructuras ópticas 46 para dispersar la luz pueden estar repartidas en una o más porciones del material del medio óptico, posiblemente en todo él, y la salida de luz puede ser generalmente homogénea o bien localizada.

Los centros de dispersión interna con diferentes propiedades estructurales pueden combinarse para proporcionar características ópticas y también estructurales, como la resistencia al desgaste y/o al impacto. Los dispersores adecuados comprenden objetos opacos, pero también pueden utilizarse objetos ampliamente translúcidos, por ejemplo, pequeñas burbujas de aire, vidrio y/o sílice; un requisito es simplemente que se produzca un cambio en el índice de refracción para la(s) longitud(es) de onda utilizadas.

El principio de guiar y difundir la luz sobre una superficie es bien conocido y se aplica ampliamente en diversos campos. En este caso, el principio se aplica a la luz UV con el fin de antiiincrustante.

Para mantener las condiciones de reflexión interna total, el índice de refracción del material que guía la luz debe ser mayor que el del medio circundante. Sin embargo, el uso de revestimientos (parcialmente) reflectantes en la guía de luz y/o el uso de las propiedades reflectantes de la superficie protegida, por ejemplo, el casco de un barco, también puede utilizarse para establecer las condiciones para guiar la luz a través del medio óptico.

En el ejemplo anterior, los paneles forman una nueva superficie sobre la superficie a proteger (la superficie del objeto, que en este caso es la superficie exterior del casco de un barco), y la luz se dirige hacia el exterior de la superficie a proteger. Sin embargo, una alternativa es que el panel esté espaciado sobre la superficie a proteger y dirija la luz hacia la superficie a proteger. También es posible una combinación de ambos, ya que los paneles pueden dirigir la luz que emiten hacia sus superficies opuestas, una de las cuales estará orientada hacia el agua y otra hacia la superficie del casco.

A continuación, puede introducirse un pequeño espacio de aire entre la disposición de la fuente de luz del panel y la superficie a proteger. La luz UV puede viajar mejor, con menos absorción, en el aire que en un medio óptico, incluso cuando este medio óptico está diseñado como un material que guía la luz.

Como la mayoría de los materiales tienen una transmitancia (muy) limitada para la luz UV, hay que tener cuidado en el diseño del medio óptico. En consecuencia, se puede elegir un paso relativamente fino de los LED de baja potencia, para minimizar la distancia que la luz tiene que recorrer a través del medio óptico.

En un ejemplo, el medio óptico 42 comprende un material a base de silicona, y que está diseñado para tener una buena transparencia UV-C.

Puede utilizarse un encapsulado sólido, en cuyo caso algunas partes del panel están incrustadas en el material de encapsulado, como se muestra en la figura 4. Sin embargo, puede utilizarse una estructura hueca, como un tapete de silicona con espaciadores que lo mantienen a una pequeña distancia de la superficie protegida. Esto crea canales de aire, a través de los cuales la luz UV puede propagarse con mayor eficacia. El uso de canales llenos de gas proporcionados por dichas estructuras permite distribuir la luz UV a lo largo de distancias significativas en un medio óptico de material que, de otro modo, absorbería la luz UV con demasiada fuerza para ser útil para el antiincrustante. Del mismo modo, pueden formarse bolsas separadas.

La figura 5 muestra una configuración eléctrica de un sistema antiincrustante, por ejemplo el del sistema de la figura 1.

El sistema incluye una fuente de potencia para suministrar potencia al emisor de potencia inductiva. La fuente de potencia comprende un conductor de CA 60, una bobina de sintonía 62 y un condensador de sintonía 64. La fuente de alimentación se conecta al emisor de potencia inductiva 10 del sistema mediante un cable 66. En particular, los cables se conectan a la línea de alimentación 70 y a la línea de retorno 72 de la línea de transmisión de potencia. Esta conexión entre los emisores de potencia y la fuente de potencia puede hacerse ahora de forma galvánica y por encima de la línea de flotación de un barco, donde tales conexiones galvánicas son menos propensas a la corrosión en condiciones acuáticas. En la disposición mostrada, el emisor de potencia inductiva 10 comprende un conjunto de bobinas emisoras de potencia 12 (se muestran 5) dispuestas físicamente en una línea a lo largo de la línea de transmisión de potencia, pero conectadas eléctricamente en paralelo.

El panel (del que sólo se muestra uno para mayor claridad) incluye la bobina receptora de potencia 24, alineada con una de las bobinas emisoras de potencia 12 (la que se muestra en la parte superior) y, por tanto, acoplada magnéticamente a ella. Las bobinas se muestran una al lado de la otra en el dibujo y aunque esto puede ser en la práctica una situación real, preferiblemente las bobinas están diseñadas y dispuestas de tal manera que están una encima de la otra como se ha descrito anteriormente.

En el caso de líneas de transmisión de potencia largas para accionar muchos segundos paneles, como por ejemplo más de 10, la línea de transmisión de potencia es preferiblemente al menos parcialmente equilibrada y más preferiblemente totalmente equilibrada. Una línea de transmisión equilibrada puede ser una línea de transmisión formada por dos conductores del mismo tipo, cada uno de los cuales tiene impedancias iguales a lo largo de su longitud e impedancias iguales a tierra y a otros circuitos. La línea de transmisión de potencia se comporta entonces como una línea de transmisión equilibrada y puede ser accionada con un conductor equilibrado, como un puente H. Esto tiene ventajas para la compatibilidad electromagnética (CEM) y para el excitador, por ejemplo, porque ambos cables de la PCB, es decir, el cable de alimentación y el cable de retorno de la línea de transmisión de potencia, pueden tener la misma impedancia (por ejemplo, la misma capacitancia) con respecto al casco del barco y al agua. En una situación equilibrada, los campos parásitos de la CEM, que deterioran el comportamiento de la emisión en la frecuencia de conducción, se equilibrarán. Esto mejora la eficacia de la antena.

La línea de transmisión de potencia equilibrada puede hacerse en forma de cable doble con dos tiras conductoras mantenidas a una distancia mutua constante y precisa a lo largo de la línea de transmisión y con un aislante entre las tiras conductoras. Esto permite utilizar una placa de circuito impreso de una sola capa metálica y puede proporcionar una solución delgada para el sistema. Alternativamente, o adicionalmente, la línea de transmisión de potencia puede ser un cable doble que incluya dos conductores metálicos uno encima del otro con una capa aislante entre ellos. De nuevo, la distancia entre ellos se mantiene en un valor constante a lo largo de la longitud de los conductores. En este caso, la línea de alimentación puede estar encima de la línea de retorno de una línea de transmisión de potencia o viceversa, con referencia a la superficie de los sistemas que se adhieren a la superficie del objeto cuando está en uso.

También puede utilizarse un diseño de placa de circuito impreso de dos capas para permitir que se formen cruces en los conductores, por ejemplo, cerca de las bobinas, ya que habrá bobinados conectados a la línea de transmisión de potencia.

La figura 6 muestra una disposición en la que la línea de alimentación 70 baja por un lado de las bobinas emisoras de potencia y la línea de retorno 72 baja por un lado opuesto de las bobinas emisoras de potencia. Es posible que se necesiten menos cruces para las conexiones. Sin embargo, el campo magnético de las bobinas depende ahora de la corriente que circula por las líneas de alimentación de potencia, ya que tanto la corriente que circula por una línea de alimentación de potencia como por una línea de retorno de potencia generan un campo magnético cuyos campos se suman en las zonas interiores de las bobinas, es decir, se suman al flujo magnético de las bobinas. A medida que la corriente pasa por la línea de alimentación, cada bobina toma la corriente por turnos (así, la bobina C1 toma la corriente antes que la bobina C2) y, como resultado, la corriente total que fluye depende de la posición a lo largo de la línea de alimentación. Por ejemplo, en un punto, la corriente es NI^coil, donde I^coiles la corriente consumida por cada bobina emisora de potencia, y aún quedan N bobinas por alimentar con corriente. Pasada la siguiente bobina, la corriente es (N-1)I^coil. Por lo tanto, la corriente que genera un campo magnético en una bobina determinada es una función de la posición de la bobina. En consecuencia, la transmisión de potencia dentro de una bobina particular es una función de la posición de esa bobina particular a lo largo del emisor de potencia inductiva (o del panel del que forma parte). Esto significa que las diferentes bobinas receptoras de potencia impulsadas por diferentes bobinas emisoras de potencia pueden ser impulsadas a diferentes voltajes o corrientes. En algunos casos esto es una ventaja, pero en otros puede ser una desventaja.

La figura 7 muestra un primer enfoque para solucionar esta desventaja. El emisor de potencia inductiva 10 comprende de nuevo una pluralidad de bobinas emisoras de potencia 12 (se muestran C1 y C2) colocadas eléctricamente en paralelo y físicamente en serie a lo largo de la longitud de la línea de transmisión de potencia. La línea de alimentación de potencia 70 se extiende desde un extremo de la línea de alimentación hasta la pluralidad de bobinas emisoras de potencia y la línea de retorno de potencia 72 se extiende desde la pluralidad de bobinas emisoras de potencia hasta un extremo de la línea de alimentación. La línea de alimentación y la línea de retorno de potencia en este caso están lado a lado y en este caso a un lado de una bobina emisora de potencia. En este caso incluso al mismo lado de múltiples bobinas emisoras de potencia, pero esto no es necesario en sí. De este modo, los campos magnéticos causados por la línea de alimentación y la línea de retorno de la potencia (que son de diferente intensidad a lo largo de su longitud como resultado de la derivación de la corriente entre las bobinas) se cancelan sustancialmente en la ubicación de la bobina emisora de potencia. En consecuencia, se consigue una intensidad de campo magnético más uniforme dentro de las bobinas emisoras de potencia.

La disposición puede, por ejemplo, ser accionada con un controlador de tensión para garantizar que la tensión no exceda los niveles de seguridad.

La figura 8 muestra un segundo enfoque para abordar la transmisión de potencia no uniforme de la figura 6. El emisor de potencia inductiva 10 comprende una única bobina que se extiende a lo largo del transmisor o panel. Es como si la bobina realizara también la función de línea de alimentación. La bobina única es entonces para el acoplamiento magnético a las bobinas de los receptores de potencia de la pluralidad de paneles receptores de potencia inductiva para ser asociados o impulsados por este emisor de potencia inductiva. Así, una única bobina emisora de potencia, formada por una línea de alimentación 70 y una línea de retorno de potencia 72 con un puente de conexión 74 al final de la línea de alimentación se utiliza para acoplar magnéticamente a un conjunto de bobinas receptoras de potencia. De este modo, el acoplamiento del campo magnético a cada bobina receptora de potencia es el mismo o casi el mismo.

El uso de una sola bobina relaja la precisión vertical y/o angular con la que las bobinas del receptor de potencia deben alinearse con las bobinas del emisor de potencia. La disposición puede ser accionada, por ejemplo, con un conductor controlado por tensión o por corriente. El uso de una sola bobina emisora de potencia significa que el voltaje es más fácil de controlar, por lo que el accionamiento por corriente también es una opción. La bobina emisora de potencia también puede tener múltiples bobinados, por ejemplo de 1 a 5.

La figura 9 muestra un tercer enfoque para abordar la desventaja de la conducción no uniforme indicada anteriormente en relación con el ejemplo de la figura 6. En este tercer enfoque, el emisor de potencia inductiva comprende un conjunto de elementos conductores en forma de líneas de transmisión de potencia 10a, 10b. Cada línea de alimentación está asociada a una pluralidad respectiva de paneles receptores de potencia inductiva que se extienden lateralmente desde una posición respectiva a lo largo de la línea de alimentación. La línea de alimentación 10a está asociada con (y proporciona potencia a) el panel 20a y también a otros paneles que forman otras filas (no mostradas). La línea de alimentación 10b está asociada con (y proporciona potencia a) el panel 20b y también a otros paneles que forman otras filas (no mostradas).

Cada línea de alimentación 10a, 10b comprende una línea de alimentación 70a, 70b y una línea de retorno 72a, 72b. Las líneas de alimentación y las líneas de retorno de potencia se extienden cada una desde un primer extremo de la línea de alimentación (la parte superior en la figura 9) hasta un segundo extremo de la línea de alimentación (la parte inferior en la figura 9). La línea de alimentación y la línea de retorno de potencia de cualquier línea de transmisión de potencia forman partes de un elemento conductor capaz de transferir potencia. Después de todo, sus partes vecinas generan campos magnéticos entre ellas que pueden sumarse.

Por lo tanto, en esta implementación las líneas de alimentación individuales no tienen bobinas. En cambio, definen una mitad (por ejemplo, la parte de alimentación) de una bobina emisora de potencia y una mitad (por ejemplo, la parte de retorno) de otra bobina emisora de potencia. De nuevo hay una cuasi bobina emisora de potencia (no se forman bobinados reales) que se extiende por toda la longitud del par de líneas de alimentación.

Entre los segundos extremos de las líneas de alimentación adyacentes hay miembros de conexión 76, para conectar la línea de alimentación, por ejemplo 70a, de una línea de alimentación 10a con la línea de retorno de potencia, por ejemplo 72b, de una línea de alimentación adyacente 10b a un lado (el derecho en la figura 9) y para conectar la línea de retorno de potencia 72a de dicha línea de alimentación 10a con la línea de alimentación de potencia de una línea de alimentación adyacente al otro lado (el izquierdo en la figura 9, no mostrado). Los elementos de conexión están alejados de los paneles. La inductancia de fuga causada por los miembros de conexión 76 puede ajustarse con un condensador en el primer extremo (superior) de la línea de alimentación para hacer que la disposición global funcione como una carga resistiva, mejorando así la eficiencia al cancelar las corrientes ciegas.

Una primera corriente I1 fluye por la línea de alimentación 70a y vuelve por la línea de retorno 72b. La bobina receptora de potencia 24 se superpone al par de líneas de alimentación y de retorno de potencia adyacentes en el lugar donde se suma el campo magnético de estas líneas de alimentación de potencia. Así, la corriente fluye en los bucles de gran tamaño, pero el acoplamiento magnético a las bobinas receptoras de potencia 24 se realiza mediante las corrientes locales que fluyen de forma opuesta.

Para asegurar que las corrientes locales (por ejemplo, 10 e I1) fluyan en direcciones opuestas para hacer que los campos magnéticos de las líneas de alimentación de potencia se sumen en los lugares deseados, los bucles grandes adyacentes son conducidos fuera de fase entre sí.

Esta disposición de la tercera opción puede ser más fácil de montar en una superficie.

En los ejemplos anteriores, los segundos paneles 20 se superponen al primer panel 10 para que las bobinas receptoras de potencia se superpongan a las bobinas emisoras de potencia. Esto proporciona un aislamiento galvánico entre la alimentación y la estructura que está expuesta al agua. El panel también protege la línea de alimentación subyacente. En lugar de ello, o además, los primeros paneles pueden ser provistos sobre los segundos paneles. Se puede proporcionar un aislamiento eléctrico separado (por ejemplo, en la parte superior de las líneas de alimentación). La superficie de las tiras puede entonces ser susceptible de bioincrustación, por lo que debe garantizarse entonces que la luz llegue a la superficie de las líneas de alimentación, ya sea por transmisión a través de las líneas de alimentación o por reflexión o transmisión por guía de ondas dentro de los paneles o añadiendo una fuente de luz a las primeras partes.

Así, en los ejemplos anteriores, el emisor de potencia inductiva y el panel son para montar sobre la superficie, pero en cualquier orden.

Alternativamente, sólo los paneles se montan sobre la superficie. Las tiras se siguen aplicando al objeto de forma que las bobinas del emisor de potencia se alineen con las bobinas del receptor de potencia, pero no en la misma superficie. Por ejemplo, las tiras se aplican al interior del casco del barco y la potencia se transfiere entonces a través del casco del barco. Un casco de madera o de plástico podría funcionar así. Otra posibilidad es que el casco tenga agujeros para albergar las bobinas emisoras de potencia.

Como se ha mencionado, en algunos de los ejemplos anteriores se utiliza una lámina de ferrita 14 debajo de los bobinados para reducir las corrientes de Foucault. Una alternativa mostrada en la figura 10 es proporcionar el emisor de potencia inductiva 10 y el receptor de potencia inductiva 20 sobre un material de pintura 100 en la superficie. El material de pintura incluye partículas ferromagnéticas u otras de alta permeabilidad, de modo que tiene una permeabilidad magnética relativa superior a 20, por ejemplo superior a 100 o incluso superior a 200. También se puede omitir la capa adicional para evitar las corrientes de Foucault. Por ejemplo, cuando el casco de un barco es menos propenso a proporcionar dichas corrientes. Esto puede ocurrir en el caso de cascos de madera o de plástico.

Una pintura de alta permeabilidad puede funcionar como sustituto de una capa de ferrita. Tiene buenas propiedades de aislamiento pero conduce el campo magnético. Por lo tanto, funciona para dar forma al campo magnético pero evita las corrientes inducidas en la capa conductora subyacente, como el casco de un barco.

Para la aplicación de la invención a un sistema de prevención de bioincrustaciones, una corriente típica en el lado secundario es de 0,1A y una tensión típica deseada en el lado secundario es de unos 40V. Por seguridad, puede considerarse una tensión máxima de 50V rms (sólo a modo de ejemplo). El sistema está diseñado para funcionar por debajo de la tensión máxima, teniendo en cuenta todas las características del acoplamiento inductivo y la propagación de las corrientes. Para una tensión de funcionamiento determinada, la corriente necesaria depende de la potencia requerida. Una tensión más alta permite una corriente más baja y viceversa.

Las líneas de alimentación, por ejemplo, utilizan una placa de circuito impreso con un grosor inferior a 1 mm, por ejemplo 0,5 mm, creado un grosor de estructura moldeada de unos 3 mm.

Los paneles, por ejemplo, tienen un espesor de PCB de 0,8 mm, y el espesor total con la silicona de menos de 5 mm, por ejemplo en el rango de 2 mm a 4 mm.

Un panel puede tener muchas formas, como la triangular o la rectangular. Pueden tener una superficie de 0,5 m2 o más. Preferiblemente, tienen una superficie de 2,5 m2 o más. Los lados de estos paneles pueden tener dimensiones (longitud y anchura) superiores a 0,1 o 0,2 metros, preferiblemente superiores a 0,5 metros. No es necesario que todos los lados de un panel, o de diferentes paneles en caso de que haya más en un sistema, tengan las mismas dimensiones. Los paneles, por ejemplo, tienen una longitud (a lo largo de la dirección de la fila horizontal) del orden de 1 m a 5 m y una altura (a lo largo de la dirección de la columna vertical) del orden de 50 cm a 150 cm. Por ejemplo, un panel pequeño puede tener unas dimensiones de 600 mm x 1200 mm y un panel grande puede tener unas dimensiones de 1 m x 4 m. Un ejemplo de área a cubrir, por ejemplo, un lado del casco de un barco, puede ser del orden de 100 m de longitud por 10 m de altura. Pero todo esto puede depender del tamaño de la superficie a cubrir y, por tanto, del tamaño del objeto.

Las formas y tamaños (área) o las dimensiones (longitud, anchura) de la banda y los paneles pueden ser cualesquiera, siempre que sean adecuados para su uso en un sistema antiincrustante para poder proteger o incluso cubrir la superficie. Sus formas y tamaños pueden ser elegidos en función del tamaño y la forma de la superficie sobre la que deben aplicarse. Dado que la superficie es preferentemente la de un objeto como una embarcación, y un barco, etc., dichas superficies son en general bastante grandes, es decir, mayores o mucho mayores que 1 m2.

El primer panel 10 puede tener cualquier forma, pero preferentemente es alargado y más preferentemente es también rectangular. Es preferible que tenga una longitud superior a 0,2 metros, o superior a 0,5 metros. Es aún más preferible que tenga una longitud superior a 1 metro o superior a 5 metros. La anchura de un primer panel puede ser de cualquier dimensión, siempre que se puedan alojar sus componentes eléctricos como, por ejemplo, bobinas y/o líneas de transmisión de potencia. Pueden tener una anchura superior a cualquiera de los siguientes valores: 0,1 metros, 0,2 metros, 0,3 metros, 0,40,5 metros o más.

La aplicación antiincrustante es de interés para objetos que vayan a estar al menos parcialmente sumergidos en el agua, entendiendo por agua cualquier tipo de agua conocida por albergar organismos bioincrustantes, como agua de río, de lago o de mar. Entre los ejemplos de objetos marinos se encuentran los barcos y otras embarcaciones, las estaciones marítimas, las instalaciones petrolíferas o de gas situadas en el mar, los dispositivos de flotación, las estructuras de soporte de las turbinas eólicas en el mar, las estructuras para la captación de potencia de las olas/mareas, los cofres marinos, las herramientas subacuáticas, etc. y las partes de todos ellos. Para la prevención de las bioincrustaciones, el sistema puede aplicarse a las puertas de las esclusas, a los depósitos de los silos de la industria alimentaria y a los recipientes de agua potable.

El uso antiincrustante de la invención puede aplicarse a una gran variedad de campos. Prácticamente cualquier objeto que entre en contacto con el agua natural, con el tiempo estará sujeto a la bioincrustación. Esto puede obstaculizar, por ejemplo, las entradas de agua de las plantas desalinizadoras, bloquear las tuberías de las estaciones de bombeo, o incluso cubrir las paredes y el fondo de una piscina al aire libre. Todas estas aplicaciones se beneficiarían del método, los módulos de iluminación y/o el sistema proporcionados actualmente, es decir, de una fina capa superficial adicional eficaz, que evita la bioincrustación en toda la superficie.

En los ejemplos preferidos, las fuentes de luz son LED UV como se ha explicado anteriormente. Una rejilla de LED UV puede estar encapsulada en un encapsulado hermético a los líquidos, del que la silicona es sólo un ejemplo. Los LED UV pueden estar conectados eléctricamente en serie y/o en paralelo. Los LED UV son, por ejemplo, LED de montaje superficial empaquetados, en cuyo caso ya pueden incluir un elemento óptico para distribuir la luz emitida desde el paquete de LED a través de un amplio ángulo de emisión. En otras realizaciones, los LED UV pueden ser matrices de LED, que por lo general no incluyen elementos ópticos pero que son significativamente más delgadas que los LED empaquetados. A modo de ejemplo, las matrices de los LED podrían recogerse y colocarse sobre una superficie del medio óptico

El material de silicona que puede utilizarse como material de encapsulación y/o material óptico puede seleccionarse para proporcionar una transmisión óptica para la luz UV con poca pérdida en comparación con otros materiales Este es el caso, en particular, de la luz de longitud de onda más corta, por ejemplo, la luz UV con longitudes de onda inferiores a 300 nm. Un grupo particularmente eficaz de materiales de silicona es, o al menos comprende, las llamadas siliconas de metilo, según la fórmula química general CH3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)3, con "n" indicando cualquier integral adecuada.

Los materiales de silicona también son flexibles y resistentes, por lo que son robustos, duraderos y capaces de soportar la compresión debida a golpes, colisiones, etc. de objetos contra la superficie, por ejemplo, el choque de un barco contra un muelle. Además, se puede acomodar la deformación debida a la fluctuación de la temperatura, al golpeo de las olas, a la flexión del barco sobre el oleaje, etc.

El encapsulamiento puede tener múltiples materiales que pueden ser estratificados como se conoce en el arte contemporáneo en este nuevo campo de los sistemas antiincrustantes basados en la luz.

Al menos una parte de la luz emitida por una o más fuentes de luz puede difundirse en una dirección que tenga una componente sustancialmente paralela a la superficie a proteger. Esto facilita la distribución de la luz sobre distancias significativas a lo largo de la superficie protegida, o de la superficie de aplicación de la lámina, lo que ayuda a obtener una distribución adecuada de la intensidad de la luz antiincrustante.

El medio óptico puede contener un material de conversión de longitudes de onda y al menos una parte de la luz antiincrustante puede generarse mediante la fotoexcitación del material de conversión de longitudes de onda con una luz que tiene una primera longitud de onda que hace que el material de conversión de longitudes de onda emita la luz antiincrustante a otra longitud de onda. El material de conversión de la longitud de onda puede ser un fósforo de conversión ascendente, puntos cuánticos, medios no lineales como una o más fibras de cristal fotónico, etc. Dado que las pérdidas por absorción y/o dispersión en el medio óptico para la luz de longitudes de onda diferentes, en su mayoría más largas, que la luz UV tienden a ser menos pronunciadas en el medio óptico, puede ser más eficiente energéticamente generar luz no UV y transmitirla a través del medio óptico y generar luz antiincrustante UV en el lugar de uso deseado o cerca de él (es decir, la emisión desde la superficie al medio líquido).

Un ejemplo descrito anteriormente hace uso de LED de emisión lateral y sitios de dispersión óptica. Sin embargo, pueden utilizarse disposiciones de dispersión de la luz para crear la luz lateral. Por ejemplo, puede disponerse un cono en el medio óptico y colocarse frente a la fuente de luz, donde el cono opuesto tiene una superficie con un ángulo de 45° perpendicular a la superficie protegida para reflejar la luz emitida por la fuente de luz perpendicular a dicha superficie en una dirección sustancialmente paralela a la misma.

Los LED pueden ser accionados por corriente continua. Sin embargo, un par de LED paralelos espalda con espalda puede ser accionado por una señal de accionamiento de CA.

Como se ha mencionado anteriormente, los LED se montan preferentemente en una PCB, y las pistas de la PCB (en la superficie de la PCB o internamente dentro de las capas de la PCB) forman la bobina receptora. Sin embargo, la rejilla de LED puede formarse conectando los LED a los nodos de conexión de una estructura de cable independiente mediante soldadura, pegado o cualquier otra técnica de conexión eléctrica conocida. Esto puede combinarse con una bobina receptora de potencia en una placa de circuito impreso más pequeña.

Aunque la luz UV es la solución preferida, también se contemplan otras longitudes de onda. La luz que no es UV (luz visible) también es eficaz contra la bioincrustación. Los microorganismos típicos son menos sensibles a la luz que no es UV que a la luz UV, pero se puede generar una dosis mucho mayor en el espectro visible por unidad de potencia de entrada a las fuentes de luz.

Los LED UV son una fuente ideal para las superficies delgadas que emiten luz. Sin embargo, también pueden utilizarse fuentes de luz UV distintas de los LED, como las lámparas de vapor de mercurio de baja presión. El factor de forma de estas fuentes de luz es bastante diferente; principalmente la fuente es mucho más grande. Esto da lugar a diferentes diseños ópticos, para distribuir toda la luz de una única fuente en una gran superficie. Además, se puede producir una contribución significativa de luz en las longitudes de onda y/o combinaciones de longitudes de onda deseadas. En lugar de utilizar una capa fina que emita luz UV hacia el exterior en dirección contraria a la superficie protegida para evitar la bioincrustación, ésta también podría eliminarse potencialmente aplicando luz UV desde el exterior en dirección a la superficie protegida, como se ha explicado anteriormente. En cambio, el panel puede emitir luz antiincrustante tanto en dirección hacia la superficie a proteger como en dirección contraria.

El sistema antiincrustante ejemplificado se basa en proporcionar luz antiincrustante utilizada para proteger una superficie contra la bioincrustación mientras la superficie está sumergida en el agua. Si bien esta es un área de aplicación preferida en la que el sistema puede tener sus profundas ventajas, el uso del sistema no se limita necesariamente a circunstancias tales como la inmersión en el agua, ya que la bioincrustación también puede producirse en superficies expuestas al ambiente atmosférico.

Las variaciones de las realizaciones divulgadas pueden ser comprendidas y efectuadas por los expertos en la materia en la práctica de la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgación y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o pasos, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se mencionan en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse como ventaja. Si en las reivindicaciones o en la descripción se utiliza el término "adaptado a", se señala que el término "adaptado a" pretende ser equivalente al término "configurado para". Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitante del alcance.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema antiincrustante para reducir y/o prevenir el ensuciamiento de un objeto expuesto a condiciones de ensuciamiento cuando está en uso, comprendiendo el sistema antiincrustante una pluralidad de dispositivos antiincrustantes (26) para proporcionar una radiación antiincrustante a al menos una parte del objeto y/o a al menos una parte del sistema antiincrustante;

en el que el sistema antiincrustante comprende además:

- un sistema de transmisión de potencia que comprende:

- un emisor de potencia inductivo (10) que comprende al menos un elemento emisor inductivo (12); y

- una pluralidad de receptores de potencia inductiva (24), cada uno de los cuales comprende al menos un elemento receptor inductivo;

en el que el emisor de potencia inductiva y la pluralidad de receptores de potencia inductiva están destinados a ser montados en el objeto en una configuración fija con respecto a cada uno de ellos para proporcionar un acoplamiento inductivo entre cada uno de los al menos un elemento receptor inductivo y el al menos un elemento emisor inductivo de manera que la potencia pueda ser transmitida inductivamente cuando el sistema de transmisión de potencia está en uso; y

en el que la pluralidad de dispositivos antiincrustantes (26) están configurados para ser accionados utilizando la potencia transmitida desde al menos uno de los receptores inductivos de potencia cuando el sistema está en uso.

2. Un sistema antiincrustante según la reivindicación 1, que comprende

- un primer panel que incluye el emisor de potencia inductiva (10) y

- una pluralidad de segundos paneles, separados del primer panel, cada uno de los cuales comprende al menos uno de la pluralidad de receptores de potencia inductiva (20) y al menos uno de la pluralidad de dispositivos antiincrustantes.

3. Un sistema antiincrustante como el reivindicado en las reivindicaciones 1 a 2, en el que cada uno de la pluralidad de dispositivos antiincrustantes comprende una fuente de luz UV para proporcionar luz UV como radiación antiincrustante.

4. Un sistema antiincrustante como el reivindicado en las reivindicaciones 1 a 3, en el que uno o más elementos emisores inductivos comprenden o consisten cada uno en bobinas emisoras de potencia y uno o más elementos receptores inductivos comprenden o consisten cada uno en bobinas receptoras de potencia y el emisor de potencia inductivo y los receptores de potencia inductivos están configurados de tal manera que cada una de las bobinas receptoras de potencia se solapa al menos parcialmente con al menos una de las bobinas emisoras de potencia cuando el sistema está montado en el objeto.

5. Un sistema antiincrustante como el reivindicado en la reivindicación 2, en el que cada uno de la pluralidad de receptores de potencia inductiva está configurado de tal manera que el al menos un elemento emisor de potencia de un receptor de potencia inductiva se solapa al menos parcialmente con el al menos un elemento emisor de potencia cuando el sistema está montado en el objeto y en el que cada uno de la pluralidad de segundos paneles comprende una o más regiones de borde (22) en las que se dispone su al menos un elemento receptor de potencia.

6. Un sistema antiincrustante como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el emisor de potencia inductivo comprende una línea de alimentación de potencia y una línea de retorno de potencia y el al menos un elemento emisor inductivo comprende una pluralidad de elementos emisores inductivos, cada uno de los cuales está conectado eléctricamente en configuración paralela a la línea de alimentación de potencia y a la línea de retorno de potencia y posicionado en serie uno respecto del otro dentro del emisor de potencia inductivo, cada uno de la pluralidad de elementos emisores inductivos está dispuesto para acoplarse inductivamente a al menos uno de los elementos receptores inductivos de una de la pluralidad de receptores de potencia inductiva.

7. Un sistema antiincrustante como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el emisor de potencia inductiva comprende:

al menos un elemento emisor inductivo para el acoplamiento inductivo a uno o más de los elementos receptores inductivos de cada uno de la pluralidad de receptores de potencia inductiva; o

una línea de alimentación de potencia y una línea de retorno de potencia y cada uno de los uno o más elementos emisores inductivos comprende una sección de la línea de alimentación de potencia y una sección de la línea de retorno de potencia.

8. Un sistema antiincrustante como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el emisor de potencia inductiva comprende una línea de alimentación de potencia y una línea de retorno de potencia y cada uno de los uno o más elementos emisores inductivos comprende una sección de la línea de alimentación de potencia y una sección de la línea de retorno de potencia, y en el que el sistema comprende otro de los emisores de potencia inductiva y al menos un miembro de conexión en el que la línea de alimentación de potencia del emisor de potencia inductiva se conecta a la línea de retorno de potencia del emisor de potencia inductiva adicional a través del miembro de conexión.

9. Un sistema antiincrustante como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el emisor de potencia inductiva comprende un material de ferrita (14) dispuesto dentro del sistema de tal manera que cuando el sistema está montado en el objeto, el material de ferrita está entre el objeto y el al menos un elemento emisor inductivo y/o el al menos un receptor de potencia inductiva.

10. Un sistema antiincrustante según una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un material de revestimiento para su aplicación al objeto, en el que el material de revestimiento tiene una permeabilidad relativa superior a 20, por ejemplo superior a 100.

11. Un sistema antiincrustante como el que se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una fuente de potencia para suministrar potencia al emisor de potencia inductiva y/o al emisor de potencia inductiva adicional, si lo hay.

12. Un objeto expuesto a condiciones de ensuciamiento cuando está en uso normal, el objeto que comprende un sistema antiincrustante como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el emisor de potencia inductiva y la pluralidad de receptores de potencia inductiva están montados en el objeto en una configuración fija uno respecto del otro para proporcionar así el acoplamiento inductivo.

13. Un objeto según la reivindicación 12, en el que el sistema antiincrustante comprende

- un primer panel que incluye el emisor de potencia inductiva (10) y

en donde el primer panel y la pluralidad de segundos paneles están montados en el objeto de manera que diferentes de la pluralidad de segundos paneles están montados al menos parcialmente en diferentes áreas del objeto.

14. Un objeto como el reivindicado en la reivindicación 13, en el que el objeto es para sumergirse parcial o totalmente en el agua cuando está en uso normal y en el que cada uno de la pluralidad de segundos paneles incluye uno o más materiales resistentes al agua por los que cualquiera de la pluralidad de receptores de potencia inductiva y cualquiera de la pluralidad de los dispositivos antiincrustantes presentes dentro de ese segundo panel particular están encapsulados para protegerlos contra el agua,

y en el que el objeto tiene una línea de flotación y una parte del primer panel está montada de tal manera que permanece por encima de la línea de flotación cuando el objeto está en uso, de modo que una fuente de potencia para proporcionar potencia al emisor de potencia inductiva puede conectarse al transmisor de potencia inductiva a través de una conexión galvánica dispuesta por encima de la línea de flotación.

15. Un objeto como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el objeto comprende:

- un material de ferrita entre el objeto y el al menos un elemento emisor inductivo y/o el al menos un receptor de potencia inductivo; y/o

- un material de revestimiento aplicado al objeto, teniendo el material de revestimiento una permeabilidad relativa superior a 20, por ejemplo superior a 100.