ES2947635T3 - Control ultrasónico de algas - Google Patents

Abstract

Aparatos para controlar algas y bioorganismos en masas de fluidos (102), como el agua. El sistema de control de algas (100) incluye una unidad de potencia (122) y una unidad transductora (110) que incluye un cabezal sónico (114) que irradia en múltiples direcciones. La unidad de energía (122) se conecta a varias fuentes de energía, incluida una conexión de suministro principal (202), un conjunto de paneles solares (124) y/o una batería (222). La unidad de potencia (122) está conectada eléctricamente a la unidad transductora (110). El cabezal sónico (114) incluye un controlador (216) y un subconjunto transductor (224). el controlador (216) excita el subconjunto transductor (224) para emitir ondas ultrasónicas a varias frecuencias en el agua (102) que rodea la cabeza sónica (114). Los transductores (214) permiten emisiones a una alta densidad de frecuencias. Las frecuencias incluyen la frecuencia de resonancia estructural crítica para cada microorganismo a controlar. La unidad de potencia (122) y el controlador (216) incluyen cada uno un procesador (610, 232) en comunicación entre sí. Los procesadores (610, 232) almacenan y ejecutan un programa para una configuración de aplicación seleccionada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Control ultrasónico de algas

Antecedentes

1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a un aparato para controlar algas y bioorganismos en cuerpos de agua y para impedir la formación de capas de bacterias (biopelícula) donde las algas pueden fijarse a superficies en ese cuerpo de agua. De manera más particular, esta invención se refiere a un sistema de energía y a un transductor ultrasónico correspondiente que irradia en múltiples direcciones.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las algas son un grupo grande y diverso de organismos fotosintéticos que a menudo prosperan en un ambiente acuático. Cuando un cuerpo de agua tiene abundancia de nutrientes, las algas prosperan. Dependiendo del tipo de algas, el crecimiento de algas puede ser beneficioso o perjudicial para la salud del cuerpo de agua. Por ejemplo, las algas verdes filamentosas y las algas verdeazuladas (cianobacterias) son conocidas por afectar negativamente a la salud de un cuerpo de agua cuando crecen en abundancia.

Las algas verdes filamentosas generalmente se consideran una molestia que interfiere con el acceso a la navegación, el ocio y la estética del cuerpo de agua. Las algas verdes crecen en esteras, que se pueden retirar físicamente del agua por rastrillado u otros medios.

Un exceso de algas verdeazuladas forma floraciones superficiales que son espesas escorias en la superficie, normalmente cerca de la costa. Algunas especies de algas verdeazuladas producen potentes toxinas que afectan a otras formas de vida acuática y animal. Las algas verdeazuladas generalmente no son comestibles y producen un olor desagradable cuando se descomponen.

El control de algas indeseables, tal como las algas verdes filamentosas y las algas verdeazuladas, se puede lograr controlando el suministro de nutrientes en el agua. Sin suficientes nutrientes, el crecimiento de algas será limitado. Lamentablemente, el control de los nutrientes en un cuerpo de agua es a menudo difícil porque el control de la entrada de nutrientes en un cuerpo de agua requiere controlar la cuenca hidrográfica. Tanto el drenaje de aguas pluviales como el drenaje agrícola proporcionan nutrientes y tales fuentes con frecuencia son difíciles de gestionar.

El control de algas indeseables mediante la introducción de productos químicos en un cuerpo de agua crea problemas adicionales, en particular, cuando el cuerpo de agua contiene otras formas de vida vegetal y animal, tales como las que se encuentran habitualmente en lagos, estanques y arroyos. Cuando el cuerpo de agua es una piscina, bañera de hidromasaje o jacuzzi, a menudo se usan productos químicos para controlar o eliminar el crecimiento de algas indeseables.

Otra forma de controlar el crecimiento de algas indeseables es reducir o eliminar la luz solar que las algas necesitan para la fotosíntesis. Las plantas flotantes, tales como lirios y lotos, impiden que la luz solar penetre la superficie, restringiendo de ese modo la luz que llega a las algas. Se cultivan otras plantas acuáticas en cuerpos de agua para absorber los nutrientes que las algas necesitan para crecer. Para muchos cuerpos de agua, tales como lagos y estanques grandes, añadir plantas no es práctico.

La luz ultravioleta se usa para matar algas unicelulares haciendo pasa agua por una fuente de luz ultravioleta. La luz ultravioleta no tiene efecto en las algas filamentosas. En general, debido a los requisitos de energía, la luz ultravioleta es más adecuada para pequeños volúmenes de agua, tales como acuarios, jardines acuáticos y pequeños estanques. Además de la energía para la luz ultravioleta, se necesita energía para el sistema de bombeo.

El documento WO 2013/055207 A1 divulga un sistema para evitar y controlar las algas en aguas abiertas. El documento CN 101 717 132 A divulga un flotador de eliminación de algas por ondas ultrasónicas a su alrededor. El documento CN 204434323 U divulga un dispositivo de eliminación de algas por radiación de ultrasonidos con barrido de frecuencias de impulsos intermitentes de banda ancha.

El documento US 2008/257830 A1 divulga un aparato para el tratamiento con ultrasonidos de organismos acuáticos. El documento US 2010/126942 A1 divulga un aparato ultrasónico multifrecuencia para controlar algas.

El documento WO 2009/020392 A2 divulga un transductor ultrasónico para combatir microorganismos en un líquido.

Breve sumario

La invención proporciona un aparato para controlar microorganismos en un cuerpo de agua según la reivindicación 1 o la reivindicación 2. Las realizaciones preferidas están especificadas en las reivindicaciones dependientes.

Según una realización de la presente invención, se proporciona un sistema de control de algas. El sistema de control de algas emite ondas ultrasónicas a frecuencias dirigidas que son letales para determinados tipos de algas y microorganismos. Las ondas ultrasónicas se emiten a frecuencias que provocan una resonancia estructural crítica interna dentro de los organismos que se quiere controlar, matando de ese modo a los organismos. El sistema de control de algas puede incluir una unidad de suministro de energía y una unidad transductora configurada para colocarse en un cuerpo de fluido, tal como agua. En algunas realizaciones, un cable conecta la unidad de suministro de energía a la unidad transductora. De esta forma, un sistema de control independiente proporciona el control de algas y otros microorganismos en un cuerpo de agua.

La unidad de suministro de energía proporciona señales de control y energía a la unidad transductora. En una realización, la unidad de suministro de energía incluye un procesador y un módulo de comunicaciones, un panel solar, un cargador y una batería. En otra realización, la unidad de energía incluye una conexión a una red externa de suministro. El procesador permite un control local a través de varios interruptores, un teclado y una pantalla y un control remoto a través del módulo de comunicaciones por medio de una conexión cableada o inalámbrica.

La unidad transductora en una configuración incluye un flotador que tiene suspendido un cabezal sónico debajo de la superficie de un cuerpo de agua donde se desea controlar las algas. En otra configuración, la unidad transductora incluye una parte flotante que sostiene el cabezal sónico, donde la porción flotante está anclada o sujeta al fondo, colocando de ese modo el cabezal sónico a cierta distancia por encima del fondo. En otra configuración más, la unidad transductora está sujeta al fondo o a otra superficie subacuática con el cabezal sónico sostenido entre la superficie y el fondo. El cabezal sónico incluye un controlador y un subconjunto transductor. El controlador incluye un procesador, un suministro de energía y una excitatriz.

El subconjunto transductor incluye uno o más transductores ultrasónicos. El conjunto transductor emite ondas o vibraciones ultrasónicas en al menos dos direcciones separadas por un ángulo de aproximadamente 90 grados. Las ondas o vibraciones ultrasónicas se emiten en un plano sustancialmente paralelo a la superficie del cuerpo de agua cuando el cabezal sónico se coloca en el cuerpo de agua. En una realización, el subconjunto transductor incluye un par de cristales piezoeléctricos, cada uno intercalado entre dos bloques metálicos. Los dos conjuntos de bloques y cristal están orientados con una separación de 90 grados en el plano horizontal cuando se despliegan, proporcionando de ese modo, sustancialmente 360 grados de cobertura ultrasónica. En otra realización, el subconjunto transductor incluye un cristal piezoeléctrico con una o más placas amplificadoras fijadas a la periferia del cristal. Las placas amplificadoras están separadas por un pequeño hueco y están configuradas para irradiar ondas ultrasónicas alrededor de la circunferencia del cristal en un plano que es normal al eje vertical del cabezal sónico cuando se despliegan.

La unidad transductora emite ondas sónicas en una banda de frecuencias que está dirigida a las algas verdes y las algas diatomeas y en otra banda de frecuencias que está dirigida a las algas verdeazuladas con vesículas de gas. El sistema de control que acciona el subconjunto transductor tiene en consideración factores que incluyen el rango de frecuencias y el ancho de banda, el tiempo de encendido/apagado a cada frecuencia discreta, el cambio de paso de una frecuencia a la siguiente, el ajuste de energía por frecuencia y el tamaño del cuerpo de agua para dirigirse a un microorganismo en particular. Estos factores son se pueden programar para aplicaciones específicas y, en una realización, el sistema de control se programa remotamente. De esta forma, el sistema de control de algas mejora el área de la zona de control por vatio de energía consumida por la configuración del transductor piezoeléctrico y por la detección y compensación de una caída de tensión en el circuito del dispositivo para impedir la pérdida de niveles de salida de sonido. También, la característica de instalar puntos de ajuste de tensión programados para cada frecuencia ultrasónica generada sirve para mantener una salida de presión de sonido constante en todos los anchos de banda de frecuencia, lo que aumenta el rango general de efectividad del control.

De esta forma, el sistema de control de algas aumenta la densidad de la frecuencia en anchos de banda específicos donde se produce el fenómeno de control de microorganismos de resonancia estructural crítica. El mayor número de frecuencias y rangos de frecuencia aumenta el número de microorganismos que se puede controlar. También, hacer que el sistema de control de algas funcione dentro de múltiples anchos de banda de frecuencia permite dirigirse a determinados microorganismos, por ejemplo, a las cianobacterias (algas verdeazuladas).

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

Las características mencionadas anteriormente se comprenderán con mayor claridad a partir de la siguiente descripción detallada leída junto con los dibujos, en los que:

La Figura 1 es una vista simbólica de una realización del sistema de control de algas.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de una realización del sistema de control de algas.

La Figura 3 es un diagrama despiezado que muestra una realización de un subconjunto transductor.

La Figura 4 es una vista lateral parcial de la unidad transductora flotante en el agua.

La Figura 5 es un diagrama despiezado de una realización de un cabezal sónico.

La Figura 6 es un diagrama de bloques de otra realización de una unidad de suministro de energía.

La Figura 7 es un diagrama de bloques de otra realización de una unidad transductora.

La Figura 8 es un diagrama despiezado que muestra otra realización de un subconjunto transductor.

La Figura 9 es una vista lateral del subconjunto transductor.

La Figura 10 es una vista de extremo del subconjunto transductor.

Descripción detallada

Se divulga un aparato para un sistema de control de algas 100. Diversos componentes y elementos, tales como el primer y segundo transductores 214-A, 214-B, tienen sus realizaciones y variaciones particulares mostradas en las figuras y descritas a continuación con un sufijo alfabético. Cuando se hace referencia a esos componentes y elementos en general, no obstante, se omite el sufijo, como cuando se hace referencia a los transductores 214. Las referencias a posiciones, tales como horizontales y verticales, se refieren a la configuración del sistema de control de algas 100 a medida que se despliega para su uso. Por ejemplo, la horizontal se considera paralela a la superficie del cuerpo de agua 102.

La Figura 1 ilustra una vista simbólica de una realización del sistema de control de algas 100. El sistema de control de algas 100 incluye una unidad de suministro de energía 120 conectada eléctricamente a una unidad transductora 110.

El sistema de control de algas 110 está configurado para usarse con un cuerpo de agua 102, tal como un lago, un arroyo o río, un estanque, una piscina, un jacuzzi o bañera de hidromasaje u otro cuerpo de agua 102 en el que se va a controlar o eliminar el crecimiento excesivo de algas.

La realización ilustrada de la unidad transductora 110 incluye un dispositivo flotante. La unidad transductora 110 incluye un flotador 112 con una bandera 136, un cabezal sónico 114 y un sistema de anclaje 118. El flotador 112 y el sistema de anclaje 118 definen la estructura de soporte del cabezal sónico 114. La estructura de soporte sostiene el cabezal sónico 114 en una posición deseada en el cuerpo de agua 102.

La unidad transductora 110 está configurada para flotar en un cuerpo de agua 102, tal como un estanque, embalse o pequeño lago. El flotador 112 es flotante y descansa sobre o cerca de la superficie 104 del cuerpo de agua 102. El cabezal sónico 114 está suspendido debajo del flotador 112. El cabezal sónico 114 está nominalmente de 0,3 a 0,4 metros por debajo de la superficie 104 del agua 102, aunque la profundidad del cabezal sónico 114 varía en función de los requisitos de la configuración de la aplicación específica. Por ejemplo, en una piscina o bañera de hidromasaje, la profundidad del agua 102 es tal que el cabezal sónico 114 proporciona una cobertura adecuada cuando se monta en o cerca del fondo 106.

El flotador 112 está anclado al fondo 106 del cuerpo de agua 102 por el sistema de anclaje 118. El sistema de anclaje 118 incluye una línea de anclaje 132 y un ancla 134 que se engancha al fondo 106. En una realización, el cabezal sónico 114 tiene un punto de fijación superior 402 para conectarse al flotador 112 y un punto de fijación inferior 402 para conectarse al sistema de anclaje 118. En otra realización, el sistema de anclaje 118 está fijado al flotador 112 y el cabezal sónico 114 se fija a la línea de anclaje 132.

En otra realización de la unidad transductora 110, el cabezal sónico 114 es flotante y está sujeto al fondo 106 con un ancla 134. La longitud de la línea de anclaje 132 entre el cabezal sónico 114 y el ancla 134 establece la profundidad del cabezal sónico 114 por debajo de la superficie 104 del cuerpo de agua 102.

En otra realización más de la unidad transductora 110, la unidad transductora 110 está sujeta a una superficie, tal como una pared o fondo 106 del cuerpo de agua 102, con el cabezal sónico 114 sobresaliendo de la superficie del cuerpo de agua 102. Tal realización es adecuada para un cuerpo de agua 102, que sea un pequeño estanque o una piscina donde el volumen de agua que va a ser tratada por la unidad transductora 110 es lo suficientemente pequeño como para que la posición del cabezal sónico 114 no sea crítica para garantizar el control de las algas. Para tal cuerpo de agua 102, la unidad transductora 110 que sobresale de la superficie es discreta sin dejar de ser efectiva.

La unidad de suministro de energía 120 ilustrada se coloca en tierra 108 junto al cuerpo de agua 102. La unidad de suministro de energía 120 incluye al menos un panel solar 124 y una unidad de energía 122, que proporciona energía cuando no hay una red de suministro de energía disponible. En otra realización, la unidad de suministro de energía 120 está conectada a una red de suministro 202. Un cable 126 conecta la unidad de suministro de energía 120 a la unidad transductora 110. El cable 126 proporciona energía y señales de control asociadas a la unidad transductora 110.

En otra realización, la unidad de suministro de energía 120 incluye una plataforma flotante que está anclada en el cuerpo de agua 102. Por ejemplo, la unidad de suministro de energía 120 está sostenida por flotadores de muelle, que son también como el flotador 112 que forma parte de la unidad transductora flotante 110. La unidad de energía 122, el paquete de baterías 222 y el panel solar 124 están sujetos por encima de la superficie 104 del cuerpo de agua 102 por el flotador 112. De esta forma, la unidad de suministro de energía 120 y la unidad transductora flotante 110 constituyen una unidad integral. Es posible alimentar únicamente a la combinación integral de la unidad de suministro de energía. 120 y la unidad transductora flotante 110 con el panel solar 124 (y la batería asociada 222) sin depender de una red de suministro de energía 202. Otra ventaja de la combinación integral es que el cable 126 tiene una longitud corta, minimizando de ese modo la pérdida de energía debido a la resistencia del cable. En otra realización adicional, la unidad de suministro de energía 120 y la unidad transductora flotante 110 constituyen una unidad integral configurada para sujetarse o fijarse a una estructura en o que define el cuerpo de agua 102, por ejemplo, a la pared o el suelo de una piscina.

La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques de una realización del sistema de control de algas 100. La realización ilustrada de la unidad de suministro de energía 120 muestra múltiples fuentes de energía 124, 202, 222. Las fuentes de energía incluyen una red de suministro 202, un panel solar 124 y una batería 222, todo ello conectado a la unidad de energía 122. La red de suministro 202 es un suministro de energía externa, tal como una conexión a la red de 120 VCA o 240 VCA. El panel solar 124 es una matriz de módulos fotovoltaicos de células solares. El panel solar 124 está conectado a un cargador de baterías 206 en la unidad de energía 122 que carga una batería 222. La batería 222 es un paquete de celdas para almacenar la energía acumulada del panel solar 124. La batería 222 también se carga a través de la red de suministro 202, si la hubiera. Para una realización de la unidad de suministro de energía 120 que tiene una red de suministro 202, el panel solar 124 y la batería 222, la unidad de suministro de energía 120 pueden funcionar como un suministro de energía ininterrumpido. En otra realización, la unidad de suministro de energía 120 incluye bien una red de suministro 202 o un panel solar 124 y una batería 222. En una realización de la unidad de suministro de energía 120 que tiene una batería 222, la unidad de energía 122 incluye un monitor de carga que apaga la unidad de energía 122 cuando la batería 222 está a punto de agotarse. De esta forma, se protege a la batería 222 de quedar totalmente descargada y por lo tanto de dañarse.

La unidad de energía 122 convierte la energía proporcionada por las fuentes de energía 124, 202, 222 a un nivel de tensión necesario para alimentar el cabezal sónico 114. Por ejemplo, la unidad de energía 122 convierte la energía de la red de 120 VCA y/o la energía de la batería de 24 VCC a la tensión de funcionamiento de 40 VCC necesaria para una realización de un cabezal sónico 114. En diversas realizaciones, una función de la unidad de energía 120 incluye la selección de una entrada de energía, tal como entre el suministro de red 202, la batería 222 o el panel solar 124.

Otra función consiste en controlar la energía suministrada a la unidad transductora. 110, tal como mediante la aplicación de energía según un programa predefinido o a demanda a través de un control local o desde una ubicación remota. En una realización, el programa incluye períodos de encendido/apagado según la hora del día, lo que impide que determinada vida acuática se alimente cuando el cabezal sónico 114 está encendido o energizado y permite que determinada vida acuática se alimente con el cabezal sónico 114 apagado o desenergizado. Cuando el cabezal sónico 114 está encendido o energizado, el cabezal sónico 114 emite ondas ultrasónicas. Cuando el cabezal sónico 114 está apagado o desenergizado el cabezal sónico 114 no emite ondas ultrasónicas.

La unidad de energía 122 incluye un módulo de comunicación 204 que le permite comunicarse con un ordenador remoto u otro dispositivo. El módulo de comunicación 204 tiene una antena 208 para comunicaciones inalámbricas. En otra realización, el módulo de comunicación 204 incluye un puerto que permite conectar un dispositivo local al módulo 204. Un ejemplo de puerto de este tipo es un conector de bus serie universal (USB). El módulo de comunicación 204 también está conectado al cable 126, que incluye conductores de datos. En una realización, el módulo de comunicaciones 204 incluye un UART (por sus siglas en inglés de "universal asynchronous receiver/transmitter" o receptor/transmisor asíncrono universal (UART)) que se comunica con el procesador 232. Se puede descargar una nueva programación del procesador 232 bien desde una ubicación remota o mediante una conexión local.

La unidad de energía 122 está conectada a la unidad transductora 110 por un cable 126. El cable 126 transporta energía y las señales de control necesarias para la unidad transductora 110. El cable 126, en una realización, incluye distintos conductores 126-ener, 126-com para la energía y las señales de control. En otra realización, el cable 126 incluye conductores de energía 126-ener que también transportan las señales de control.

La unidad transductora 110 incluye un cabezal sónico 114 que tiene un controlador 216, un sensor 218 y un subconjunto transductor 224-A. El cable 126 suministra energía al controlador 216 y también transporta señales de comunicación entre la unidad de energía 120 y el cabezal sónico 114. En una realización, las señales de comunicación son transportadas por conductores distintos de los conductores que transportan energía por el cable 126. En otra realización, las señales de comunicación son transportadas por los conductores de energía, eliminando de ese modo la necesidad de conductores adicionales en el cable 126.

En la realización ilustrada, se incluye un sensor 218 con el cabezal sónico 114 para detectar o medir una o más características asociadas con el sistema de control de algas 100. Por ejemplo, en una realización, el sensor 218 toma muestras del agua 102 para determinar la presencia y/o concentraciones de diversos microorganismos de interés. En una realización, el sensor 218 incluye una bomba que aspira agua 102 para tomar una muestra, realizar pruebas en la muestra, determinar las características de la muestra y comunicar los resultados de la prueba al procesador 232 del controlador 216. El procesador 232 se comunica con el módulo de comunicación 204 de la unidad de energía 122. El módulo de comunicación 204 a continuación, se comunica con un usuario remoto, quién determina los parámetros de funcionamiento del cabezal sónico 114 en función de los resultados proporcionados por el sensor 218. El usuario remoto envía esos parámetros de funcionamiento a la unidad de energía 122, donde los datos recibidos se comunican a continuación al procesador 232 del controlador 216. El procesador 232 después controla la excitatriz 234 para hacer que los transductores 214 funcionen con los parámetros de funcionamiento determinados.

El subconjunto transductor 224-A ilustrado incluye al menos un par de transductores 214-A, 214-B que proporcionan una cobertura horizontal de aproximadamente 360 grados. Los transductores 214-A, 214-B funcionan a frecuencias de entre 22 kHz y 220 kHz. Cada uno del par de transductores 214-A, 214-B está orientado para proyectar ondas a 90 grados, o normales, al otro, proporcionando de ese modo una cobertura sustancialmente completa de 360 grados en un plano horizontal cuando se despliegan en el cuerpo de agua 102.

El controlador 216 es un circuito eléctrico conectado a los transductores 214-A, 214-B. En una realización, el controlador 116 hace que el transductor 214-A, 214-B funcione con un ciclo de trabajo predefinido. En una realización de este tipo, cada transductor 214-A, 214-B tiene un ciclo de trabajo con un ciclo de encendido de 0,4 segundos y un ciclo de apagado de 6 segundos. En una realización, los transductores 214-A, 214-B funcionan simultáneamente. En otra realización, los transductores 214-A, 214-B funcionan alternadamente, con un transductor 214-A emitiendo ondas opuestas para una cobertura de al menos 180 grados, con el otro transductor 214-B, cuando está energizado, emitiendo ondas opuestas para una cobertura de al menos 180 grados que está desplazado del primer transductor 214-A. De esta forma, ambos transductores proporcionan una cobertura completa de 360 grados. 214-A, 214-B.

La excitatriz 234 del controlador 216 hace que los transductores 214 se activen a varias frecuencias conducentes a dirigirse a microorganismos específicos, tales como hongos Pythium, algas verdes y algas verdeazuladas. En una realización, la excitatriz 234 incluye un circuito PWM (por sus siglas en inglés de "pulse width modulation" o modulación por ancho de pulsos) que energiza los transductores 214 a una frecuencia y con un ciclo de trabajo controlado por el procesador 232. En una realización, los transductores 214-A, 214-B funcionan con un ciclo de trabajo de encendido/apagado que pulsa las frecuencias en un amplio rango de frecuencias. Por ejemplo, una primera frecuencia está en el rango de entre 24 y 58 kHz y una segunda frecuencia está en el rango de entre 195 y 205 kHz. El rango de frecuencias más bajo está dirigido a las algas verdes y a las algas diatomeas. El rango de frecuencias más alto está dirigido a las algas verdeazuladas con vesículas de gas.

El procesador, o microcontrolador, 232 está programado para accionar los transductores 214-A, 214-B de una manera especificada. En diversas realizaciones, la programación del procesador 232 controla las siguientes variables del controlador o parámetros de funcionamiento: el rango de frecuencias y el ancho de banda, el tiempo de encendido/apagado a cada frecuencia discreta, el cambio de paso de una frecuencia a la siguiente y el ajuste de energía por frecuencia. Estas variables se determinan en función de los microorganismos a los que está dirigido, el tamaño del cuerpo de agua y de información, tal como temperatura, presión, luz y fuerza g, proporcionada por cualquiera de diversos sensores 218. En una realización, el sensor 218 determina la presencia y/o concentración de microorganismos específicos. Esta información se envía desde el sensor 218, al procesador 232, a la unidad de comunicaciones 204 a una ubicación remota, donde se determinan las variables del controlador. Una vez determinadas las variables del controlador, estas se envían al módulo de comunicaciones 204, a través del cable 126 al procesador 232, que entonces hace funcionar los transductores 214-A, 214-B de acuerdo con las variables del controlador.

El rango de frecuencias y el ancho de banda son ajustables. Por ejemplo, en una realización, la frecuencia es ajustable entre 10 kHz y 20 kHz en incrementos de 10 Hz. El procesador 232 está configurado para hacer que los transductores 214-A, 214-B emitan en una o múltiples frecuencias. El procesador 232 también controla el ajuste de energía o tensión para cada frecuencia emitida. De esta forma se controla el nivel de dB. Por ejemplo, las frecuencias más altas necesitan más energía (tensiones más altas) para mantener un nivel constante de dB de la onda sónica emitida. El tamaño del cuerpo de agua. 102 determina el nivel de energía necesario para cubrir de manera efectiva el cuerpo de agua 102. El horario de encendido y apagado se determina para adaptarse a entornos particulares. Por ejemplo, es posible que el bagre no se alimente cuando los transductores 214 están en funcionamiento. Se determina un horario de alimentación para permitir que el bagre, u otra vida acuática, se alimente con los transductores 214 apagados.

Otras variables de interés incluyen la temperatura, presión y luz del agua. El sensor 218, en una realización, mide la temperatura del agua 102, la profundidad del cabezal sónico 114 y/o la luz alrededor del sistema 100. En una realización, el procesador 232 está programado para ajustar las variables del controlador en función de las variables de temperatura, presión y luz.

En otra realización, el sensor 218 incluye un sensor de humedad o higrometría sensible al interior de la carcasa del controlador 416. Cuando detecta un alto nivel de humedad o de higrometría, el procesador 232 envía una señal de detección de fuga de agua al módulo de comunicaciones 204, donde se activa una alarma de fuga de agua detectada.

La Figura 3 ilustra un diagrama despiezado que muestra una realización de un subconjunto transductor 224-A. El subconjunto transductor 224-A incluye un primer transductor 214-A y un segundo transductor 214-B que están conectados a aisladores 306. Los aisladores 306 proporcionar aislamiento de las vibraciones de cada transductor 214-A, 214-B al otro transductor 214-B, 214-A. Los pasadores 306 encajan en los agujeros correspondientes 308 en los bloques 302, alineando y sujetando de ese modo cada par de bloques 302-A, 302-B en ángulo recto entre sí mientras proporciona un aislamiento de las vibraciones entre los pares de bloques 302-A, 302-B.

Cada transductor 214 incluye un par de bloques 302 con un elemento 304 intercalado entre los mismos. El elemento 304 es un cristal piezoeléctrico que vibra cuando se le aplica energía eléctrica. Los bloques 302-A, 302-B son metálicos, tal como de aluminio u otro metal que conduzca las frecuencias vibratorias que se originan en el elemento 304. Los bloques 302-A, 302-B tienen, cada uno, un rebaje 314 dimensionado para recibir el elemento piezoeléctrico 304. En una realización, el elemento piezoeléctrico 304 es un cristal con electrodos en lados opuestos. Los electrodos que se extienden desde el elemento piezoeléctrico 304 están conectados eléctricamente al controlador 216. Los bloques 302 tienen una conexión mecánica con los lados del elemento 304 y proporcionar una gran superficie plana para emitir ondas ultrasónicas. En una realización, cada elemento 304 está unido eléctricamente a cada bloque 302-A, 302-B por un adhesivo conductor en cada cara del elemento 304. De esta forma, los bloques 302 conducen la energía eléctrica del controlador 216 al elemento 304, que luego produce una frecuencia vibratoria.

La Figura 4 ilustra una vista lateral parcial de una unidad transductora flotante 110. Un flotador 112 tiene suficiente flotabilidad para sostener la unidad transductora flotante 110 y una parte del cable 126 con el flotador 112 en la superficie 104 del agua 102. Por encima del flotador 112 se extiende una bandera 136. La bandera 136 tiene una asta de bandera 412 y una pancarta 416 con marcas. La bandera 136 advierte a los navegantes y otros usuarios acuáticos que hay un dispositivo eléctrico presente en las inmediaciones.

En la realización ilustrada, el cabezal sónico 114 incluye un par de pestañas 402 para fijar el sistema de anclaje 118.

La línea de anclaje superior 132-A fija el flotador 112 a la pestaña superior 402 del cabezal sónico 114. La línea de anclaje superior 132-A tiene suficiente longitud como para mantener el cabezal sónico 114 a una profundidad deseada por debajo de la superficie 104. La línea de anclaje inferior 132-B fija la pestaña inferior 402 del cabezal sónico 114 al ancla 134 que descansa sobre el fondo 106. En otra realización, el flotador 112 está conectado directamente a la pestaña superior 402 del cabezal sónico 114 sin usar una línea de anclaje superior 132-A.

El cabezal sónico 114 incluye una carcasa de transductor superior 414-A, una carcasa de controlador 416 y una carcasa de transductor inferior 414-B. Una parte del cable 126 que discurre a lo largo de la línea de anclaje inferior 132-B, está sujeto a la pestaña inferior 402 para aliviar la tensión y tiene un conector de extremo 406 que se acopla con la carcasa de controlador 416.

Las carcasas superior e inferior de transductor 414-A, 414-B se colocan de tal manera que las ondas sónicas emitidas están en ángulo recto entre sí. La flecha de dirección 404-A que se extiende desde la carcasa superior 414-A muestra el eje de la onda sónica emitida desde el transductor superior 214-A. La flecha de dirección 404-B que se extiende desde la carcasa inferior 414-B muestra el eje de la onda sónica emitida desde el transductor inferior 214-B. Las ondas sónicas se emiten y se propagan alrededor de los ejes 404-A, 404-B. De esta manera el cabezal sónico 114 proporciona emisiones sónicas radiales de 360 grados para un volumen debajo de la superficie 104 y centrado en el cabezal sónico 114.

La Figura 5 ilustra un diagrama despiezado que muestra otra realización de un cabezal sónico 114'. La carcasa de transductor superior 414-A se muestra separada de la mitad superior 416-A de la carcasa de controlador 416 y el transductor 214-A se muestra separado de la carcasa superior 414-A.

El transductor ilustrado 214-A tiene espaciadores de esquina 502 en cada esquina de cada bloque 302-A, 302-B del transductor 214-A. La carcasa superior 414-A tiene cuatro superficies. El transductor 214-A tiene encaja de manera deslizante dentro de la carcasa superior 414-A con los espaciadores de esquina 502 llenando el espacio entre los bloques 302 y el interior de la carcasa 414-A. El resto del espacio entre el transductor 214-A y la carcasa 414-A está relleno de un compuesto de encapsulado 508 u otro relleno impermeabilizante de manera que el transductor 214-A quede completamente encapsulado dentro de la carcasa 414-A. De esta forma, el transductor 214-A queda protegido del contacto directo con el agua 102 y la ausencia de vacíos y bolsillos de aire garantiza la transmisión de las ondas sónicas desde el elemento piezoeléctrico 304 al exterior de la carcasa 214-A. El compuesto de encapsulado 508 llena el interior de la carcasa del transductor 414-A al ras con los bordes de los lados abiertos. El compuesto de encapsulado 508 tiene una densidad sustancialmente igual que la del agua 102, por lo tanto, las ondas ultrasónicas emitidas por el elemento 304 se conducen a través de los bloques 302, a través del compuesto de encapsulado 508 y por el agua 102 sin refractarse ni atenuarse.

La carcasa de controlador 416 se ilustra en dos partes: una carcasa de controlador superior 416-A y una carcasa de controlador inferior 416-B que se engancha a la carcasa superior 416-A. Dentro de la carcasa de controlador 416 hay una cavidad que recibe el controlador 216, que se ilustra como una placa de circuito con un conector 506 configurado para recibir el conector 406 en el extremo del cable 126. El conector 506 del controlador coincide con el conector 406 del cable con una conexión mecánica impermeable. El conector 506 en el controlador 216 se alinea con la apertura 516 en la carcasa de controlador inferior 416-B.

La carcasa tiene primera apertura 514-A que coincide con una apertura correspondiente 514-B en la carcasa de controlador superior 416-A. La carcasa de controlador superior 416-A incluye aberturas a través de las cuales sobresalen las fijaciones 516. Entre la superficie exterior de la carcasa de controlador superior 416-A y la superficie inferior exterior de la carcasa superior 414-A hay una arandela 526. Cada fijación 516 se engancha con una de un par de aberturas roscadas 518 en la carcasa de transductor superior 414-A, sujetando así la carcasa de transductor superior 414-A a la carcasa de controlador superior 416-A.

El controlador 216 incluye un par de conductores 504-A que pasan a través de la abertura 514 en la carcasa de controlador superior 416-A y forman la conexión eléctrica al elemento piezoeléctrico 304 en el transductor 214-A. El controlador 216 también incluye un par de conductores 504-B que pasan a través de la abertura 514-C en la carcasa de controlador inferior 416-B y forman la conexión eléctrica al elemento piezoeléctrico 304 en el transductor 214-B.

En una realización, los conductores 504 hacen contacto eléctrico con los bloques 302, que están a su vez conectados eléctricamente al elemento 304. En una realización, la carcasa de controlador 416 es un recinto impermeable. En otra realización, la cavidad en la carcasa de controlador 416 se llena con un compuesto de encapsulado u otro relleno impermeabilizante.

Debajo de la carcasa de controlador 416 está la carcasa de transductor inferior 416-B, que incluye un transductor inferior 214-B que está configurado de manera similar al transductor superior 214-A. La carcasa superior 416-A y transductor superior 214-A están orientados en un ángulo horizontal de 90 grados con respecto a la carcasa inferior 416-B y el transductor inferior 214-B. Los ejes de las ondas ultrasónicas emitidas son normales o perpendiculares entre sí y están orientados horizontalmente cuando el cabezal sónico 114' está en la posición desplegada.

La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques de una realización de una unidad de suministro de energía 120'. La realización ilustrada de la unidad de suministro de energía 120' incluye una conexión 622 a una red de suministro 202, un panel fotovoltaico 124, una batería 222 y una unidad de energía 122'. La unidad de energía 122' incluye un módulo de comunicaciones 204 conectado a un procesador 610, un suministro de energía 602 conectado a un interruptor 604 y al procesador 610, un control de carga 614 conectado al interruptor 604 y al procesador 610, y un cargador 206 conectado al interruptor 604 y un control de cargador 606.

El módulo de comunicaciones 204 está conectado a una antena inalámbrica 208 y a un conector de dispositivo externo 608. Un dispositivo remoto 624, tal como un ordenador portátil u otro dispositivo informático, está en comunicación inalámbrica con la antena 208. En diversas realizaciones, la comunicación inalámbrica se realiza por Bluetooth, Wi-Fi, Mi-Fi u otras formas de comunicación inalámbrica. En otra realización, el dispositivo remoto 624 se enchufa eléctricamente en el conector 608 para una conexión eléctrica directa al módulo de comunicaciones 204.

El procesador 610 está conectado a dispositivos de entrada/salida (E/S) tales como un teclado 616, una unidad de visualización 618 y un interruptor selector de configuración de aplicación 612. En diversas realizaciones, el teclado 616 proporciona una entrada alfanumérica directa al procesador 610, así como la selección de menú. En diversas realizaciones, la unidad de visualización 618 proporciona una salida alfanumérica y una indicación de estado. Por ejemplo, la unidad de visualización 618 funciona junto con el teclado 616 para la introducción de datos alfanuméricos y selección de menú. La unidad de visualización 618, en otra realización, incluye luces indicadoras que brindan información de estado. Por ejemplo, para realizaciones en las que el procesador 610 está conectado al cargador 206, la unidad de visualización 618 muestra el estado de carga y el estado de la batería 222 como una luz coloreada o parpadeante o como una visualización alfanumérica.

El procesador 610 está conectado a los demás componentes de la unidad de energía 122', tal como el suministro de energía 602, el interruptor de batería 604, el cargador de batería 206 y el control de carga 614. De esta forma, el procesador 610 monitoriza y controla la unidad de energía 122'. El procesador 610 tiene un enlace de E/S al cabezal sónico 114' a través del cable 126-com. En la realización ilustrada, el cable 126 tiene múltiples conductores con al menos un par de conductores 126-ener específicos para proporcionar energía y al menos otro conductor 126-com que proporciona una conexión de comunicación con el cabezal sónico 114'. En otra realización, los conductores de energía 126-ener también llevan las señales de control y comunicación en lugar de que las señales se conduzcan a lo largo de distintos conductores aislados 126-com.

El Interruptor selector de configuración de aplicación 612 permite la selección manual de un conjunto de parámetros de funcionamiento predefinidos para el cabezal sónico 114'. Una configuración de aplicación es un conjunto de parámetros de funcionamiento para un conjunto específico de condiciones. Por ejemplo, una configuración de aplicación define el rango de frecuencias y el ancho de banda, el tiempo de encendido/apagado a cada frecuencia discreta, el cambio de paso de una frecuencia a la siguiente, y el ajuste de energía por frecuencia para dirigirse a microorganismos específicos en un cuerpo de agua 102 de un tipo y tamaño específicos. La selección de una configuración de aplicación permite que el sistema de control de algas 100 funcione de manera predefinida. En una realización, el interruptor selector 612 es un interruptor DIP multibanda en el que el número digital correspondiente a una configuración predefinida se selecciona al operar los interruptores individuales.

El suministro de energía 602 convierte el nivel de tensión de entrada de las fuentes de energía a un nivel de tensión de transmisión que se envía por el cable 126-ener. En una realización, el suministro de energía 602 tiene una salida de 40 VCC que se envía a un suministro de energía 702 en el cabezal sónico 114'. El suministro de energía 602, en diversas realizaciones, tiene múltiples entradas. La batería 222 está conectada a un interruptor de batería 604 que conecta selectivamente la batería 222 al suministro de energía 602 como una fuente de energía o al cargador de batería 206 para cargar la batería 222. En otra realización, la batería 222 se conecta directamente al cargador de batería 206, que funciona tanto para cargar la batería 222 como para proporcionar energía de la batería al suministro de energía 602.

El cargador de batería 206 está alimentado por el suministro de energía 602, que tiene una fuente de energía bien de la red eléctrica 202 o de un panel solar 124. En una realización, un control de cargador 606 controla el cargador de batería 206. El control de cargador 606 es un interruptor que selecciona el tipo de batería a cargar.

La unidad de energía 122' incluye, en una realización, un control de carga 614 que monitoriza el estado actual de carga de la batería 222 y aísla la batería 222 para evitar que se descargue totalmente. Por ejemplo, cuando el control de carga 614 determina que a la batería 222 le falta menos de un 10 % para descargarse totalmente, el control de carga 614 opera el interruptor 604 para aislar la batería 222 del suministro de energía 602 y conectar la batería 222 al cargador de batería 206.

La Figura 7 ilustra un diagrama de bloques de una realización de una unidad transductora 110'. La unidad transductora 110' tiene un cabezal sónico 114' que incluye un controlador 216', un subconjunto transductor 224-A con un par de transductores 214-A, 214-B, y varios sensores 218-A a 218-G. En otra realización, un subconjunto transductor 224-A incluye un único transductor 214-C.

La unidad transductora 110' está conectada eléctricamente a la unidad de suministro de energía 120' a través de los conductores de comunicaciones 126-com y los conductores de energía 126-ener del cable 126.

El controlador 216' incluye un suministro de energía 702, un procesador 232 y una excitatriz 234. El suministro de energía 702 en el controlador 216' está conectado al suministro de energía 602 en la unidad de energía 122' a través de los conductores de energía 126-ener. El suministro de energía 702 garantiza que se mantengan los niveles apropiados de energía y tensión en el controlador 216' independientemente de la longitud del cable 126 y de cualquier caída de tensión en ese cable 126.

El procesador 232 del controlador 216' está conectado al procesador 602 de la unidad de energía 122' a través de los conductores de comunicación 126-com. En diversas realizaciones, los dos procesadores 610, 232 se comunican a través de una conexión en serie bien síncrona o asíncrona. El procesador 232 también está conectado al suministro de energía 702, la excitatriz 234 y los diversos sensores 218-A a 218-G. El número y la combinación de sensores varía en función de la configuración particular deseada para el sistema de control de algas 100. En una realización, los sensores 218-A a 218-G tienen salidas que son procesadas directamente por el procesador 232 del controlador con la resultante información pertinente comunicada al procesador 610 de la unidad de energía. En otra realización, los sensores 218-A a 218-G tienen salidas que se transmiten al procesador 610 de la unidad de energía, donde las salidas se procesan directamente.

Un sensor 218-A es una unidad GPS con una antena 718 montada por encima de la superficie 104 del agua 102. En otra realización, toda la unidad GPS 218-A se encuentra por encima de la superficie 104 del agua 102. La unidad GPS 218-A es un transceptor del sistema de posicionamiento global que proporciona información de ubicación a los procesadores 232, 610. Con esta información, los procesadores 232, 610 son capaces de determinar si la unidad transductora 110' se ha desplazado, por haberse ido a la deriva o incluso por haber sido robada. Adicionalmente, los procesadores 232, 610 son capaces de informar sobre la ubicación actual de la unidad transductora 110' con fines de control de inventario.

Otro sensor 218-B es un sensor de algas sensible a la presencia y/o concentración de diversos microorganismos en el agua circundante 102. Con esta información, los procesadores 232, 610 son capaces de determinar la presencia y/o la concentración de los microorganismos específicos a los que se desea dirigirse y ajustar los parámetros de funcionamiento para dirigirse a esos microorganismos detectados. Por ejemplo, cuando se detectan algas verdes, los procesadores 232, 610 controlan el cabezal sónico 114 para que emita ondas ultrasónicas con una frecuencia y/o un ciclo de trabajo dirigido a las algas.

Otro sensor 218-C es un sensor de humedad o higrometría sensible al entorno dentro de la carcasa del controlador 416. El sensor de humedad 218-C tiene una salida que usan los procesadores 232, 610 para determinar si hay una fuga presente en el cabezal sónico 114'. Si el sensor de humedad detecta una fuga 218-C, el procesador 610 de la unidad de energía comunica esa información a un dispositivo remoto 624 y/o indica esa información en la pantalla local 618.

Otro sensor 218-D es un sensor de fuerza g sensible al movimiento del cabezal sónico 114'. En una realización, el sensor de fuerza g 218-D es un acelerómetro con una salida que varía en función de los movimientos del sensor 218-D en el cabezal sónico 114'. Por ejemplo, movimientos extremos de las olas en el cuerpo de agua 102 indican que el agua está en movimiento y esa información es útil para determinar la frecuencia y energía de salida de los transductores 214. Los procesadores 232, 610 usan la salida del sensor de fuerza g 218-D para determinar una configuración de aplicación óptima o un conjunto de variables de funcionamiento.

Otro sensor 218-E es un sensor de temperatura sensible a la temperatura local del agua. Otro sensor 218-F es un sensor de presión sensible a la presión local del agua, que indica la profundidad del cabezal sónico 114'. La salida de estos sensores 218-E, 218-F es usada por los procesadores 232, 610 para determinar una configuración de aplicación óptima o un conjunto de variables de funcionamiento.

Otro sensor 218-G es un sensor de luz sensible a la intensidad de la luz o a la luminiscencia en el agua 102 que rodea el cabezal sónico 114'. En una realización, el sensor de luz 218-G tiene una salida que usan los procesadores 232, 610 para controlar la energía de salida de los transductores 214 y/u otros parámetros de funcionamiento. Por ejemplo, en algunas configuraciones de aplicación la energía de los transductores 214 se incrementa durante un período de mayor luz, tal como el que se experimenta durante las horas diurnas. En una realización, la salida del panel solar 124 proporciona la misma función que el sensor de luz 218-G.

Tal y como se usa en el presente documento, se debe interpretar en sentido amplio que los procesadores 610, 232 se refieren a cualquier dispositivo que acepte entradas y proporcione salidas en función de las entradas y de la programación del dispositivo. Por ejemplo, cada uno de los procesadores 610, 232 es un microcontrolador, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), un dispositivo de control analógico o un ordenador o componente del mismo que ejecuta un software. En diversas realizaciones, cada uno de los procesadores 610, 232 es uno de un dispositivo especializado o un ordenador para implementar las funciones de la invención. Cada uno de los procesadores 610, 232 incluye unidades de entrada/salida (E/S) para comunicarse con dispositivos externos y una unidad de procesamiento que varía la salida en función de uno o más valores de entrada. Los procesadores 610, 232 basados en un ordenador incluyen un medio de memoria que almacena software y datos y una unidad de procesamiento que ejecuta el software. Los expertos en la materia reconocerán que el medio de memoria asociado con los procesadores 610, 232 basados en un ordenador puede ser bien internos o externos a la unidad de procesamiento de los procesadores 610, 232 sin desviarse del alcance y espíritu de la presente invención.

Los procesadores 610, 232 trabajan de forma independiente y en tándem. En una realización, el procesador 610 de la unidad de energía 122' almacena información sobre diversas configuraciones de aplicación predefinidas. El procesador 610 también recibe y almacena configuraciones de aplicación nuevas y revisadas desde el dispositivo remoto 624. Cuando se selecciona una configuración de aplicación específica, ya sea localmente desde el interruptor selector 612 o el teclado 616 o ya sea remotamente desde el dispositivo remoto 624, el procesador 610 se comunica con el procesador 232 del controlador, que almacena la configuración de aplicación seleccionada. El procesador 232 del controlador ejecuta su programación de acuerdo con la configuración de aplicación seleccionada. El procesador 232 del controlador proporciona información de estado y del sensor al procesador 610 de la unidad de energía, que está programado para responder y procesar tal información.

La Figura 8 ilustra un diagrama despiezado que muestra otra realización de un subconjunto transductor 224-B. La Figura 9 ilustra una vista lateral del subconjunto transductor 224-B. La Figura 10 ilustra una vista de extremo del subconjunto transductor 224-B. El subconjunto transductor 224-B incluye un único transductor 214-C.

Las diversas realizaciones del subconjunto transductor. 224 están configuradas para irradiar ondas ultrasónicas 404 hacia afuera desde la periferia del subconjunto transductor 224 en el plano horizontal cuando se despliega, de tal manera que el agua 102 que rodea el subconjunto transductor 224 esté expuesta a las ondas ultrasónicas 404. Las flechas de dirección 404-A1, 404-A, 404-A2, 404-B representan las ondas ultrasónicas emitidas que emanan del subconjunto transductor 224-B.

El subconjunto transductor 224-B incluye un elemento piezoeléctrico 806, una varilla 802 y un juego de irradiadores 812. El elemento piezoeléctrico 806 es cilíndrico con un orificio central 808. La superficie cilíndrica externa 810 tiene un revestimiento eléctricamente conductor, tal como plata. La superficie interior del orificio central 808 también tiene un revestimiento eléctricamente conductor, tal como plata. La varilla 802 es eléctricamente conductora y forma una mitad de la conexión eléctrica al elemento piezoeléctrico 806. El extremo de la varilla 802 incluye una abertura roscada 804 configurada para recibir una fijación que conecta un conductor 504-A a la varilla 802. La varilla 802 está dimensionada para encajar dentro del orificio central 808 con espacio suficiente para que un material eléctricamente conductor o adhesivo 1002-B encaje entre el orificio central 808 y la varilla 802. En una realización, el material eléctricamente conductor 1002-B es un adhesivo conductor tal como un epoxi de plata.

La realización ilustrada incluye un conjunto de cuatro irradiadores 812-A, 812-B, 812-C, 812-D que tienen una superficie interior que se adapta a la superficie cilíndrica externa del elemento piezoeléctrico 806. Los irradiadores 812-A, 812-B, 812-C, 812-D conducen las vibraciones ultrasónicas del elemento piezoeléctrico 806 e irradian las vibraciones como ondas ultrasónicas. En una realización, los irradiadores 812-A, 812-B, 812-C, 812-D son de aluminio. Los irradiadores 812-A, 812-B, 812-C, 812-D son eléctricamente conductores y forman una mitad de la conexión eléctrica al elemento piezoeléctrico 806. Los irradiadores 802 están fijados al revestimiento eléctricamente conductor 810 del elemento 806 con un material eléctricamente conductor o adhesivo 1002-A. En una realización, el material eléctricamente conductor 1002-A es un adhesivo conductor tal como un epoxi de plata. Uno o más de los irradiadores 812 incluyen una abertura roscada 1004 configurada para recibir una fijación que conecta un conductor 504-A al irradiador 812.

Los irradiadores 812 tienen un tamaño tal que quede un hueco 902 entre los irradiadores 812 adyacentes. El hueco 902 permite a los irradiadores 812-A, 812-B, 812-C, 812-D vibrar independientemente de los irradiadores adyacentes 812. De esta forma, por ejemplo, las ondas ultrasónicas 404 se emiten radialmente 404-A1,404-A , 404-A2 desde la placa 812-A. El hueco 902 permite que los demás irradiadores 812-B, 812-C, 812-D emitan ondas ultrasónicas 404 de manera similar, de tal manera que toda el área en un plano perpendicular al eje longitudinal del elemento piezoeléctrico 806 está sometida a ondas ultrasónicas 404.

En una realización, un único irradiador 812 se envuelve alrededor del elemento piezoeléctrico 802 y hay un único hueco 902 que hace que el irradiador 812 sea discontinuo alrededor de la circunferencia del elemento piezoeléctrico 802. En otras realizaciones, dos o más irradiadores 802 rodean el elemento piezoeléctrico 802.

El subconjunto transductor 224-B se inserta en una carcasa de transductor, que luego se fija a la carcasa de controlador 416. En una realización, la carcasa de transductor tiene forma de lata con una pestaña para conectar una línea 132-A, 132-B, similar en cierto modo a la carcasa de transductor 414-A ilustrada en las Figuras 4 y 5. El subconjunto transductor 224-B está encapsulado en un compuesto de encapsulado que es transparente a las vibraciones ultrasónicas. De esta forma, el subconjunto transductor 224-B está protegido del medio ambiente sin impedir la emisión de ondas ultrasónicas.

En otra realización, el subconjunto transductor 224-B incluye un transductor 806, que es un cristal piezoeléctrico, un electrodo o una varilla, 802 y al menos un irradiador 812. El electrodo 806 encaja en un orificio 808 en el transductor o elemento piezoeléctrico 806. El al menos un irradiador 812 está fijado a una superficie periférica del transductor 806.

El electrodo 802 y al menos un irradiador 812 están conectados eléctricamente al controlador 216 y forman un circuito eléctrico a través del transductor 806.

El sistema de control de algas 100 incluye varias funciones. La función de proporcionar sustancialmente 360 grados de cobertura en un plano paralelo a la superficie 104 del cuerpo de agua 102 está implementada, en una realización, por el par de transductores 214, estando cada uno orientado a 90 grados del otro. En otra realización, la función de proporcionar sustancialmente 360 grados de cobertura en un plano paralelo a la superficie 104 del cuerpo de agua 102 está implementada por un elemento piezoeléctrico 806 que tiene un conjunto de irradiadores 812 fijado a una superficie externa del elemento 806, de tal manera que los irradiadores 812 emiten ondas ultrasónicas con una cobertura de 360 grados. Asimismo, la onda emitida se abre en abanico verticalmente a medida que la onda se aleja de los transductores 214.

La función de controlar múltiples tipos de microorganismos está implementada, en una realización, por los transductores 214 que emiten ondas sónicas a las frecuencias de resonancia estructurales críticas que coinciden con el microorganismo que se quiere controlar causándole daños internos. En una realización de este tipo, la función de controlar tanto las algas verdes como las algas diatomeas, junto con las algas verdeazuladas, está implementada por el cabezal sónico 114 que emite ondas sónicas en un primer rango de frecuencias entre 24 y 58 kHz y en un segundo rango de frecuencias entre 195 y 205 kHz.

A partir de la descripción anterior, los expertos en la materia reconocerán que se ha proporcionado una unidad transductora 110 para controlar algas en cuerpos de agua 102. La unidad transductora 110 incluye un cabezal sónico 114. En una realización, el cabezal sónico 114 incluye un par de transductores ultrasónicos 214-A, 214-B orientados para emitir ondas sónicas en ángulo recto entre sí. En otra realización, el cabezal sónico 114 incluye un subconjunto transductor 224-B que tiene un único transductor 214-C con un conjunto de irradiadores 812.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para controlar microorganismos en un cuerpo de agua,

teniendo dicho aparato una carcasa (414-A, 414-B, 416-A, 416-B) que es impermeable y está configurada para sostenerse a una distancia específica por debajo de la superficie de un líquido, comprendiendo dicho aparato:

un conjunto transductor (224-A) configurado para emitir ondas ultrasónicas a lo largo de un primer eje y a lo largo de un segundo eje, siendo dicho primer eje perpendicular a dicho segundo eje, estando dicho conjunto transductor (224-A) dentro de la carcasa (414-A, 414-B, 416-A, 416-B); y

un circuito controlador (216) conectado eléctricamente a dicho conjunto transductor (224-A), estando dicho circuito controlador (216) configurado para controlar al menos una característica de funcionamiento de dicho conjunto transductor (224-A),

caracterizado por que

dicho conjunto transductor (224-A) incluye un primer transductor (214-A) y un segundo transductor (214-B), emitiendo dicho primer transductor (214-A) en direcciones opuestas a lo largo de dicho primer eje para una cobertura de al menos 180 grados y emitiendo dicho segundo transductor (214-B) en direcciones opuestas a lo largo de dicho segundo eje para una cobertura de al menos 180 grados para proporcionar sustancialmente una cobertura completa de 360 grados, incluyendo, cada uno, un elemento piezoeléctrico (304) y un par de bloques fijados a caras opuestas de dicho elemento piezoeléctrico (304).

2. Un aparato para controlar microorganismos en un cuerpo de agua,

teniendo dicho aparato una carcasa que es impermeable y está configurada para sostenerse a una distancia específica por debajo de la superficie de un líquido, comprendiendo dicho aparato:

un conjunto transductor (224-B) configurado para emitir ondas ultrasónicas a lo largo de un primer eje y a lo largo de un segundo eje, siendo dicho primer eje perpendicular a dicho segundo eje, estando dicho conjunto transductor dentro de la carcasa; y

un circuito controlador (216) conectado eléctricamente a dicho conjunto transductor, estando dicho circuito controlador (216) configurado para controlar al menos una característica de funcionamiento de dicho conjunto transductor,

caracterizado por que

dicho conjunto transductor (224-B) incluye un transductor (214-C) y al menos un irradiador (812), siendo dicho transductor (214-C) un elemento piezoeléctrico cilíndrico (806) que tiene un orificio central (808) configurado para recibir un electrodo (802), estando dicho al menos un irradiador (812) fijado a una superficie periférica de dicho transductor (214-C), proporcionando dicho electrodo (802) y dicho al menos un irradiador (812) un circuito eléctrico desde dicho circuito controlador (216) a través de dicho transductor (214-C), en donde dicho al menos un irradiador (812) emite ondas ultrasónicas con una cobertura de 360 grados;

en donde dicho conjunto transductor (224-B) incluye un único irradiador (812), que se envuelve alrededor del elemento piezoeléctrico (806) y hay un único hueco (902) que hace que el único irradiador (812) sea discontinuo alrededor de la circunferencia del elemento piezoeléctrico (806),

o

en donde dicho conjunto transductor (224-B) incluye al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) comprendiendo el al menos un irradiador (812), dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) fijados a una superficie periférica de dicho transductor (214-C), proporcionando dicho electrodo (802) y al menos uno de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) un circuito eléctrico desde dicho circuito controlador (216) a través de dicho transductor (214-C), y estando uno de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) separado de un irradiador adyacente de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) por un hueco.

3. El aparato de la reivindicación 1 o 2, en donde dicho circuito controlador (216) controla al menos una frecuencia emitida por dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) y dicho circuito controlador (216) además controla un nivel de energía específico para cada una de dichas al menos una frecuencia, en donde dicha al menos una frecuencia está dentro de un ancho de banda determinado por un microorganismo específico al que está dirigido dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

4. El aparato de la reivindicación 1 o 2, en donde dicho circuito controlador (216) hace funcionar dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) con un ciclo de trabajo específico.

5. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de microorganismos (218-B) sensible a una concentración de al menos un tipo de microorganismo en el cuerpo de agua, teniendo dicho sensor de microorganismos (218-B) una salida correspondiente a dicha concentración, controlando dicho circuito controlador (216) dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) de acuerdo con dicha salida de dicho sensor de microorganismos (218-B).

6. El aparato de la reivindicación 5, en donde dicha concentración se comunica a una ubicación remota en la que al menos una de dicha pluralidad de características de funcionamiento se establece para dirigirse a dicho al menos un tipo de microorganismo.

7. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de humedad (218-C) sensible a un nivel de humedad en la carcasa, y dicho nivel de humedad es indicativo de una fuga potencial en la carcasa.

8. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de temperatura (218-E) sensible una temperatura del cuerpo de agua cerca de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), proporcionando dicha temperatura una entrada para determinar al menos una de dicha pluralidad de características de funcionamiento de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

9. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de presión (218-F) sensible a la profundidad de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), en donde dicha profundidad de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) proporciona una entrada para determinar al menos una de dicha pluralidad de características de funcionamiento de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

10. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de fuerza g (218-D) sensible a los movimientos de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), proporcionando dicho sensor de fuerza g (218-D) una salida para determinar al menos una de dicha pluralidad de características de funcionamiento de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

11. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye un sensor de luz (218-G) sensible a un nivel de luz cerca de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), proporcionando dicho sensor de luz (218-G) una salida para determinar al menos una de dicha pluralidad de características de funcionamiento de dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

12. El aparato de la reivindicación 1 o 2 que además incluye una unidad GPS (218-A) asociada con dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), siendo dicha unidad GPS receptiva a una ubicación de dicho aparato, proporcionando dicha unidad GPS (218-A) una salida para determinar una ubicación de dicho aparato.

13. El aparato de la reivindicación 1,

en donde dicho conjunto transductor (224-A) incluye el primer transductor (214-A) y el segundo transductor (214-B), siendo el primer transductor (214-A) un transductor sónico configurado para emitir ondas sónicas a lo largo del primer eje y siendo el segundo transductor (214-B) un transductor sónico configurado para emitir ondas sónicas a lo largo del segundo eje;

estando el circuito controlador (216) conectado a dichos primer y segundo transductores (214-A, 214-B), excitando dicho circuito controlador (216) dichos primer y segundo transductores (214-A, 214-B) dentro de un primer rango de frecuencias y dentro de un segundo rango de frecuencias, estando dicho primer rango de frecuencias definido por una frecuencia de resonancia estructural crítica para un primer tipo de algas, estando dicho segundo rango de frecuencias definido por una frecuencia de resonancia estructural crítica para el segundo tipo de algas;

un soporte configurado para sostener la carcasa (414-A, 414-B, 416-A, 416-B) a la distancia especificada por debajo de la superficie del cuerpo de agua; y

una unidad de energía configurada para proporcionar energía a dicho circuito controlador (216).

14. El aparato de la reivindicación 13 que además incluye al menos un aislador de vibraciones entre dicho primer transductor (214-A) y dicho segundo transductor (214-B).

15. El aparato de la reivindicación 1, en donde dicho circuito controlador (216) excita dicho conjunto transductor (224-A) dentro de un primer rango de frecuencias y dentro de un segundo rango de frecuencias, incluyendo dicho primer rango de frecuencias una frecuencia de resonancia estructural crítica para un primer tipo de algas, incluyendo dicho segundo rango de frecuencias una frecuencia de resonancia estructural crítica para un segundo tipo de algas.

16. El aparato de la reivindicación 15, en donde dicho conjunto transductor (224-A) incluye el primer transductor (214-A) y el segundo transductor (214-B), siendo, cada uno, un transductor sónico, y además incluye al menos un aislador de vibraciones entre dicho primer transductor (214-A) y dicho segundo transductor (214-B).

17. El aparato de la reivindicación 2, en donde dicho circuito controlador (216) excita dicho conjunto transductor (224B) dentro de un primer rango de frecuencias y dentro de un segundo rango de frecuencias, incluyendo dicho primer rango de frecuencias una frecuencia de resonancia estructural crítica para un primer tipo de algas, incluyendo dicho segundo rango de frecuencias una frecuencia de resonancia estructural crítica para un segundo tipo de algas.

18. El aparato de la reivindicación 17, en donde dicho conjunto transductor (224-B) incluye el transductor (214-C) y al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) que comprenden el al menos un irradiador, estando dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) fijados a una superficie periférica de dicho transductor (214-C), proporcionando dicho electrodo (802) y al menos uno de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) un circuito eléctrico desde dicho circuito controlador (216) a través de dicho transductor (214-C), y estando uno de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) separado de un irradiador adyacente de dichos al menos dos irradiadores (812-A, 812-B) por un hueco.

19. El aparato de la reivindicación 15 o 17, en donde dicho circuito controlador (216) controla operativamente al menos una frecuencia emitida por dicho conjunto transductor (224-A, 224-B), y dicho circuito controlador (216) controla operativamente un nivel de energía específico para cada una de dichas al menos una frecuencia; en donde dicha al menos una frecuencia está dentro de un ancho de banda determinado por un microorganismo específico al que está dirigido dicho conjunto transductor (224-A, 224-B).

20. El aparato de la reivindicación 15 o 17, en donde dicho circuito controlador (216) energiza operativamente dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) con un ciclo de trabajo específico.

21. El aparato de la reivindicación 15 o 17 que además incluye un sensor de microorganismos (218-B) sensible a una concentración de al menos un tipo de microorganismo en el cuerpo de agua, teniendo dicho sensor de microorganismos (218-B) una salida correspondiente a dicha concentración, controlando dicho circuito controlador (216) dicho conjunto transductor (224-A, 224-B) de acuerdo con dicha salida de dicho sensor de microorganismos (218-B).