ES2547251B2

ES2547251B2 - Boya oceanográfica con procedimiento para retrasar el biofouling de los instrumentos de medida empleados

Info

Publication number: ES2547251B2
Application number: ES201400264A
Authority: ES
Inventors: Juan Manuel VIDAL PÉREZ; Gaspar PENAGOS GARCÍA; Santiago PAVÓN QUINTANA
Original assignee: Universidad de Cadiz
Current assignee: Universidad de Cadiz
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2016-01-19
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: WO2015150600A1; ES2547251A1

Abstract

Boya oceanográfica con procedimiento para retrasar el biofouling de los instrumentos de medida empleados.#La boya oceanográfica objeto de la invención está compuesta por una boya principal y una serie de boyas secundarias, donde van alojados los sensores que permiten su uso para la obtención de series temporales de parámetros fisicoquímicos del agua de mar.#También se describe un procedimiento para retrasar el biofouling de los instrumentos de medida, contenidos en el interior de las boyas secundarias, que aprovecha la configuración distribuida de la boya, haciendo que los instrumentos de medida, contenidos en las boyas secundarias, permanezcan en contacto con el agua solo durante el tiempo imprescindible para realizar la medición.#Además el sistema de sujeción de las boyas secundarias a la principal permite la sustitución de las boyas secundarias de forma rápida y sencilla.

Description

BOYA OCEANOGRÁFICA CON PROCEDIMIENTO PARA RETRASAR EL BIOFOULING DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA EMPLEADOS.

SECTOR DE LA TÉCNICA.

Tecnología e instrumentación oceanográfica.

ESTADO DE LA TÉCNICA.

Actualmente, para obtener series temporales de larga duración, de parámetros fisico-químicos del agua de mar, se utilizan boyas oceanográficas convencionales. Las cuales están fondeadas al lecho marino, y en su obra viva, o parte sumergida, están ubicados los sensores correspondientes a la serie de parámetros que se pretende obtener.

Cualquier objeto sumergido durante periodos de tiempo en agua de mar, experimenta en su superficie exterior una rápida colonización de seres vivos, conocida como biofouling. Esta colonización inicialmente es una película, pero puede llegar a ser grandes colonias.

Los sensores son a1tamente sensibles a esta colonización, puesto que la zona del sensor destinada a medir, sistema óptico, tiene una dimensión de micras, por lo que en breves periodo de tiempo el biofouling la está obstaculizando. Esto hace que disminuya la circulación de agua de mar en esa zona, produciendo con el tiempo una deriva de la señal que recoge el sensor, proporcionando datos erróneos.

El término biofouling es vulgarmente empleado para designar la adherencia y crecimiento de vida animal y vegetal sobre superficies expuestas a medios propicios para su desarrollo, como es el agua marina. Esta adherencia produce una película orgánica donde además pueden quedar retenidas partículas inorgánicas (sales y/o productos de corrosión) cuyo depósito sobre la superficie de los equipos

produzca una significativa disminución del rendimiento de éstos y acortamiento de su periodo de funcionamiento.

En fondeos realizados en la Bahía de Cádiz se ha comprobado que los valores obtenidos de oxígeno disuelto en el agua de mar, han disminuido a la mitad en tan solo 10 días de muestreo, debido a la obstrucción de la zona de medida del sensor. Esto requiere la constante sustitución de los sensores obstruidos por unos nuevos, debiendo permanecer la boya fondeada. Por lo que estas sustituciones de los sensores producen un frecuente, laborioso y costoso mantenimiento de los sensores instalados en las boyas oceanográficas convencionales.

Esta problemática ha obligado a buscar una solución que permita retrasar lo máximo posible la aparición de biofouling en los sensores, y que la sustitución de los sensores sea una labor fácil, rápida, económica y poco frecuente.

Las soluciones al problema del biofouling se han abordado de diferentes formas. Así por ejemplo, la solicitud de patente nO EP 2273251 A2, sitúa los sensores en un compartimento en la superestructura de la boya, y realiza la recogida de muestras mediante un tubo que transportaría el agua desde el mar hasta dichos sensores. La patente US 6185988 SI, instala el sensor dentro de un estructura estanca, que se fija a una superficie, como un puntal de un muelle, un boya, etc., liberando el sensor a voluntad que se introduce en el agua en el momento de tomar las mediciones. Mientras que la patente eN 103121498 A, intenta solventar el problema del biofouling, mediante una estructura con un complejo sistema de fondeo que se introduce en el mar para tomar los muestreos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

Los problemas existentes en las boyas oceanográficas convencionales, vienen determinados por la aparición de biofouling en los sensores utilizados para la obtención de series temporales de larga duración, de los parámetros fisicoquímicos del agua de mar.

Dicho biofouling empieza a aparecer desde el primer momento que se introducen los sensores en agua de mar, y en un breve espacio de tiempo, pocos días, se quedan obstruidos y reportan datos erróneos de los parámetros que están midiendo.

S 10: Esto supone la necesidad de sustituir los sensores obstruidos por unos nuevos, cada pocos días. La sustitución de estos sensores, que están anclados en la obra viva de una boya fondeada en alta mar, implica la contratación de un buzo, para la sustitución de un sensor por otro, y una embarcación, con capacidad para dos personas y el equipo necesario para el buzo, que permita llegar hasta donde se encuentra fondeada la boya. Además el tiempo que se emplea para la sustitución de un sensor por otro es elevado, así que durante ese tiempo no se están reportando datos.

15: Todas estas necesidades, generan un elevado coste de mantenimiento de la boya oceanográfica convencional, por lo que se hace necesario encontrar un sistema que retrase la aparición de biofouling, y que dicho sistema sea de fácil y rápida sustitución. De esta fonna se reduciría el coste de mantenimiento y la obtención de series temporales de parámetros no se viera interrumpida.

20: Los sistemas que existen actualmente, están diseñados para intentar retrasar el biofouling, pero sus diseños no están teniendo en cuenta la reducción de instrumentos para retrasarlos, los costes del mantenimiento, ni la importancia de no interrumpir la obtención de la serie de parámetros.

25: Por estas razones esta boya está diseñada para que los sensores de medición se encuentren en uno o varios recipientes distintos a la boya fondeada. De este modo es posible sumergir solo el recipiente (boya secundaria) que contiene los elementos de medida que se desea emplear, manteniéndolo sumergido solo durante el momento de muestreo, haciendo que los elementos de medida se encuentren en contacto con el agua de mar el menor tiempo posible, retrasando notablemente la formación de biofouling sobre la superficie de los mismos. Cada recipiente además debe poseer un sistema de fácil y rápido desmontaje para que la

serie de larga duración de muestreo no se vea interrumpida y no sea necesaria la contratación de un buzo y de una embarcación mayor.

Estas cualidades hacen que esta boya oceanográfica posea unas ventajas respecto a las convencionales y las que intentan solo retrasar el fouling:

5: Científicas: Pennite obtener serie de larga duración de parámetros físicoquímicos, sin interrupción.

10 lS: Económicas: El retraso de la aparición del biofouling reduce considerablemente la frecuencia de cambio de sensores. El sistema de rápida y fácil sustitución del recipiente, donde estarían alojados los sensores, por otro pudiéndolo hacer una sola persona., reduce el importe de contratación de la embarcación, al necesitarse una menor y no es necesaria la contratación de un buzo, puesto que la sustitución de los sensores no es necesaria realizarla en la boya fondeada. Por lo tanto se reduce de forma notable el coste y la frecuencia de mantenimiento respecto a las boyas convencionales y a las que intentan solo retrasar el biofouling.

DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO DE LAS FIGURAS Figura 1.-Se muestra el esquema al completo de la boya oceanográfica propuesta, donde puede apreciarse los siguientes componentes.

20 1.-Boya principal. 2.-Boya secundaria. 3.-Estructura de unión de boya secundaria a boya principal. 4.-Placa solar. 5.-Aerogenerador.

25 6.-Mástil. 7.-Señalización luminosa. 8.-Señalización de seguridad.

Figura 2.-Se muestra el esquema de una de las boyas secundarias, en el que se aprecian Jos siguientes componentes:

2.1.-Elemento de llenado del sistema de inundación.

5: 2.2.-Elemento de vaciado del sistema de inundación.

2.3.-Sensores.

2.4.-Eje vertical.

10: Figura 3.-Se muestra el esquema del sistema de suj eción de las boyas secundarias a la boya principal, en el que se aprecian los siguientes componentes:

2.-Boya secundaria.

2.4.-Eje vertical de la boya secundaria,

3.-Estructura de unión de boya secundaria a boya principa1.

9.-Sistema de abrazaderas.

15

MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN.

20: El objeto de la invención, comprende una boya principal, que es la que estaria fondeada al lecho marino, y una o más boyas secundarias unidas a esta, que alojan en su interior los instrumentos de medida que servirán para la obtención de determinados parámetros fisico-químicos del agua de mar.

2S: La boya principal está compuesta por una parte sumergida que contiene un compartimento donde se aloja la instrumentación necesaria para la recogida y envío de los datos obtenidos durante el muestreo, y el equipo de almacenamiento de la energía obtenida por los generadores de energía ubicados en un mástil, que además de estos generadores aloja los elementos necesarios para la generación de señales de seguridad. Desde este mástil parten además unas estructuras para la unión de las boyas secundarias a la boya principaL

Una o más boyas secundarias, que mediante la estructura de unión que parte del mástil de la boya principal permanecen sujetas a ésta.

S: Cada boya secundaria está compuesta por dos compartimentos, uno en cuyo interior se alojan los sensores necesarios para medir los parámetros físico-químicos requeridos del agua de mar, y otro donde está instalado un sistema que pennite mediante inundación, sumergir cada boya secundaria de manera independiente a voluntad, haciendo que los instrumentos de medida entren o no en contacto con el agua de mar.

10: Las boyas secundarias pennanece en flotación, evitando el contacto de los elementos de medida contenidos en su interior con el agua del mar, mientras estos no son usados.

15: Para la toma de muestras, entra en funcionamiento el sistema de inundación de la boya secundari a que contiene los elementos de medidas que se desea emplear, activándose su elemento de llenado, haciendo que al entrar agua en el compartimento, aumente el peso de la boya secundaria, consiguiendo que ésta se sumerja en el mar, hasta que los sensores estén en contacto con el agua.

20: Una vez transcunido el tiempo necesario para la toma de la medida, entra en funcionamiento el elemento de vaciado del sistema de inundación, expulsando el agua del interior de la boya secundaria, pennitiendo que ésta emerja de nuevo, debido a la eliminación de peso, haciendo que los sensores pennanezcan fuera del contacto del agua de mar hasta el siguiente muestreo.

25: Cada boya secundaria puede alojar en su interior los mismos tipos de sensores o distintos en cada una. En caso de alojar en cada boya los mismos tipos de sensores será posible obtener series temporales del mismo tipo desde distinta hoya secundaria en distintos periodos de tiempo y conseguir que la toma de muestras continúe aun cuando un detenninado sensor de una detenninada boya secundaria quedara inutilizado. También es posible que los sensores contenidos en cada boya sean de distinto tipo permitiendo de este modo ampliar el número de parámetros a medir.

La boya secundaria tiene instalado en su tapa superior un eje vertical. Este eje vertical, se desliza verticalmente mediante un sistema de abrazaderas que posee la estructura de unión de cada boya secundaria al mástil de la boya principal. Este sistema de abrazaderas permite la inundación y elevación de la boya secundaria, y

5 es de rápido y fácil desmontaje, por lo que pennite la sustitución de una boya secundaria por otra de fonna sencilla y rápida.

APLICACIÓN INDUSTRIAL.

El objeto de la invención consiste en una boya oceanográfica, que pennite la

10 obtención de series temporales de parámetros fisico-químicos, con reducido coste de mantenimiento. Gracias a un sistema de boyas secundarias flotantes que mantienen a los elementos de medida fuera del contacto con el mar mientras éstos no son usados, se consigue retrasar la aparición de biofouling en los sensores de muestreo. Además el sistema de sujeción de las boyas secundarias a la principal

15 permite la sustitución de las boyas secundarias de forma rápida y sencilla.

Claims

REIVINDICACIONES

l . Boya oceanográfica, que comprende:

a.

Una boya principal fondeada al lecho marino, compuesta por una parte sumergida que contiene un compartimento donde se aloja la instrumentación necesaria para la recogida y envío de los datos obtenidos durante el muestreo y el equipo de almacenamiento de la energía obtenida por los generadores de energía, y una parte no sumergida compuesta por un mástil donde además de los generadores de energía, se alojan los elementos necesarios para la generación de señales de seguridad y la estructura de unión de la boya principal a la boya O hoyas secundarias.

b.

Una o más boyas secundarias, que pennanecen en flotación. unidas a la boya principal mediante la estructura de unión que parte del mástil de la boya principal, cada una de las cuales incorpora en su interior dos compartimentos, uno donde se alojan los sensores necesarios para medir los parámetros fisico-químicos requeridos del agua de mar y otro donde está instalado un sistema que permite. mediante inundación, sumergir cada boya secundaria de manera independiente a voluntad.
2.

Boya oceanográfica, según reivindicación 1, caracterizada porque las boyas secundarias permanecen en flotación, evitando el contacto de los elementos de medida contenidos en su interior con el agua del mar mientras éstos no estén siendo usados.
3.

Boya oceanográfica, según reivindicación 1, caracterizada porque los elementos de medida alojados en el interior de cada una de las boyas secundarias pueden ser del mismo o distinto tipo.
4.

Boya oceanográfica, según reivindicación 1, caracterizada porque durante

el desplazamiento vertical de la boya secundaria, producido por la

inundación o vaciado del agua contenida en su interior, el eje vertical

instalado en su tapa superior se desplaza por un sistema de abrazaderas

5

que posee la estructura de unión de la boya secundaria al mástil de la boya

principal.
5.

Procedimiento para retrasar el biofouling de los instrumentos de medida

empleados en la obtención de series temporales de parámetros fisico

10

químicos de agua de mar, caracterizado por el empleo de la boya

oceanográfica, según reivindicaciones 1 a 4, que consiste en mantener

fuera del contacto con el agua de mar a los sensores de medición, los

cuales se encuentran en el interior de las boyas secundarias, mientras estos

no estén en funcionamiento.

15
6.

Procedimiento para la obtención de series temporales de parámetros fisico

químicos de agua de mar retrasando el biofouling de los instrumentos de

medida empleados, caracterizado por el empleo de la boya oceanográfica,

según reivindicaciones l a 4, que consiste en sumergir una o más boyas

20

segundarias, mediante inundación, para que el agua de mar entre en

contacto con los sensores, tan solo durante el tiempo necesario para

establecer la medida.