ES2951946T3 - Dispositivo para formar concreciones con fuente autónoma regulada - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para formar concreciones en un medio electrolítico mediante electrólisis, que comprende un ánodo (110) y un cátodo (120) sumergidos en el medio electrolítico y un circuito regulador (100) configurado para regular una corriente de electrólisis para formar concreciones. en el cátodo (120). El ánodo (110) y el cátodo (120) se utilizan como fuente de corriente para alimentar el proceso de electrólisis y están conectados en el circuito de regulación mediante al menos un elemento regulador capaz de limitar la corriente de electrólisis. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para formar concreciones con fuente autónoma regulada

Årea técnica

La invención se refiere a un dispositivo para formar concreciones con una fuente autónoma regulada.

Antecedentes tecnológicos

La solicitud de patente US-A-4,246,075 divulga un dispositivo para formar concreciones calcáreas en un medio marino por electrólisis. Este dispositivo utiliza una fuente eléctrica para generar una mezcla de brucita y aragonito. La solicitud de patente EP 0 152 336 propone un dispositivo para formar concreciones utilizando un ánodo de sacrificio que mantiene la reacción de electrólisis hasta que se disuelve.

La solicitud de patente W0 2005/047571 divulga cómo obtener un agregado particularmente duro utilizando electrólisis controlada a partir de una fuente eléctrica. Este tipo de dispositivo utiliza la regulación cíclica de la corriente y de la tensión de los electrodos para alternar la formación significativa de brucita y aragonito con la disolución parcial de la brucita. La regulación tiene en cuenta una medición del entorno electrolítico para determinar los umbrales de formación de brucita y aragonito, como el pH, la temperatura, la salinidad u otros.

Según el estado de la técnica, existen dispositivos para formar concreciones sólidas, pero utilizan grandes fuentes de energía que son relativamente caras y a veces poco respetuosas con el medio ambiente. El uso de ánodos de sacrificio elimina el problema de la fuente de energía eléctrica. Sin embargo, las concreciones obtenidas no son suficientemente robustas para aplicaciones de consolidación de fondos marinos.

El documento US2019/010614 divulga un dispositivo y un procedimiento de protección catódica y/o de pasivación de una sección metálica en un material conductor iónico, como una armadura de acero, en hormigón o mortero. El dispositivo comprende un ánodo, por ejemplo un ánodo de sacrificio, y una barra catódica. El dispositivo comprende un transistor, por ejemplo del tipo FET, y una resistencia que genera una corriente de referencia para el transistor. De este modo, la corriente se limita para que se mantenga en un valor adecuado para la protección catódica, pero que no sea probable que dañe el hormigón o descargue la batería prematuramente.

Sumario

La idea base de la invención es proporcionar un dispositivo para formar concreciones robustas sin necesidad de una gran fuente de energía eléctrica. La solución propuesta consiste simplemente en utilizar una fuente de alimentación de ánodo de sacrificio y regular la corriente que provoca la disolución del ánodo. La simple regulación o modulación de la corriente de electrólisis permite obtener concreciones robustas.

Según una realización, la invención propone un dispositivo para formar concreciones en un medio electrolítico por electrólisis. El dispositivo comprende un ánodo y un cátodo sumergidos en el medio electrolítico y un circuito de regulación configurado para regular una corriente de electrólisis para formar concreciones en el cátodo. El ánodo y el cátodo se utilizan como fuentes de corriente para el suministro de electrólisis y están conectados en el circuito de regulación mediante al menos un elemento regulador capaz de limitar la corriente de electrólisis.

La regulación de la corriente entre el ánodo de sacrificio y el cátodo permite mejorar la formación de concreciones utilizando un ánodo de sacrificio como fuente de corriente de electrólisis. En particular, es posible modular esta corriente, por ejemplo para compensar el desgaste del ánodo de sacrificio. También es posible realizar ciclos de formación de concreciones alternando periodos de corriente alta y periodos de corriente baja o incluso nula.

En una primera configuración, el elemento de control puede comprender un circuito de resistencia variable controlado para ajustar la corriente que fluye entre el ánodo y el cátodo.

En una segunda configuración, el dispositivo puede comprender varios ánodos y el elemento regulador puede comprender interruptores para seleccionar uno o más ánodos para cerrar el circuito en el cátodo.

En una realización particular, la primera configuración y/o la segunda configuración pueden implementarse utilizando transistores M0S o M0SFET cuyo canal se utiliza como resistencia variable y/o funcionando como interruptor. El dispositivo puede comprender uno o más ánodos y el elemento regulador puede comprender uno o más transistores ^m 0^s o M0SFET colocados entre los ánodos y el cátodo.

Preferiblemente, el dispositivo puede comprender un dispositivo de control, como un microcontrolador, que controla el elemento regulador para regular la corriente de electrólisis. En una realización, el dispositivo de control puede configurarse para regular la corriente de electrólisis de acuerdo con un programa de tiempo establecido.

El dispositivo puede incluir una fuente de alimentación autónoma para suministrar electricidad al circuito de regulación independientemente de los ánodos y los cátodos.

En otra realización, el ánodo y el cátodo se utilizan como fuente de corriente para el circuito de regulación.

Según una configuración particular, el dispositivo puede comprender un ánodo adicional conectado eléctricamente al cátodo para garantizar una corriente de concreción mínima. Ventajosamente, este ánodo adicional puede utilizarse para alimentar el circuito de regulación. En este caso, el ánodo principal es de magnesio y el ánodo adicional es de zinc, de modo que queda una diferencia de potencial suficiente entre el zinc y el magnesio para garantizar que el circuito de regulación pueda seguir alimentándose.

Según una realización, el dispositivo comprende una batería para suministrar electricidad al circuito de regulación y una bomba de carga configurada para extraer corriente de electrólisis y cargar la batería.

En una realización preferida, el ánodo o ánodos están hechos de magnesio puro o impuro o de una aleación de magnesio y el cátodo está hecho de una aleación de hierro o de una aleación de cobre.

El dispositivo puede comprender al menos un sensor de corriente y la corriente puede regularse en función de la corriente medida.

El dispositivo puede incluir al menos un sensor de tensión y la corriente puede regularse en función de la tensión medida.

Según una realización, el dispositivo de control está configurado para modular la señal de control del transistor o transistores en modulación por ancho de pulsos (en inglés Pulse Width Modulation P.W.M.) según el programa de tiempo establecido. En otras palabras, el M0S se utiliza en modo de pulsos cerrado/abierto y las cadencias de apertura son gestionadas por el microcontrolador, utilizando el principio de modulación por ancho de pulsos. Este modo de funcionamiento permite alcanzar un punto de funcionamiento objetivo, maximizando al mismo tiempo la eficiencia energética del sistema.

Según una realización particular, el dispositivo de control está configurado además para modular la señal de control del transistor o transistores M0S o M0SFET en función de una medición de la tensión en los terminales de dicho transistor cuando dicho transistor está abierto y en función de la intensidad de la corriente catódica, es decir, la intensidad que fluye en la pila galvánica.

Estas 2 medidas permiten ajustar el funcionamiento del dispositivo mediante un bucle esclavo gestionado por el microcontrolador.

El dispositivo puede comprender al menos un sensor para medir al menos una característica particular del medio con el fin de garantizar la regulación en función de esta característica medida.

Según una realización particular, la invención proporciona un procedimiento para formar concreciones en un medio electrolítico por medio de un dispositivo como se ha expuesto anteriormente, en el que el dispositivo se coloca en un medio electrolítico.

Según una realización particular, el medio electrolítico es agua de mar.

Breve descripción de las figuras

La invención se entenderá mejor, y otros propósitos, detalles, características y ventajas de la misma se aclararán en el curso de la siguiente descripción de varias realizaciones particulares de la invención, dadas únicamente a modo de ilustración y no de limitación, con referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra un ejemplo de implementación de un dispositivo para la formación de concreciones. La figura 2 muestra una primera realización de un dispositivo para formar concreciones.

La figura 3 muestra una segunda realización de un dispositivo para formar concreciones.

La figura 4 muestra una tercera realización de un dispositivo para formar concreciones.

La figura 5 muestra una cuarta realización de un dispositivo para formar concreciones.

Descripción de las realizaciones

En la descripción y en las reivindicaciones, el término "medio electrolítico" se utiliza para designar un medio continuo o discontinuo que comprende sales en solución acuosa y, en particular, sales de calcio y de magnesio.

La línea de costa no es estable. Según los países, entre una cuarta parte y la mitad de la línea costera está retrocediendo, lo que reduce la superficie terrestre. Una playa de arena puede retroceder varios metros durante una fuerte tormenta. Un acantilado de caliza de creta desmenuzable infiltrado por el agua de lluvia puede ser socavado por las mareas altas y derrumbarse. Algunas urbanizaciones costeras se ven amenazadas por esta erosión. Además, es probable que una subida del nivel del mar amplifique estos fenómenos de erosión.

La figura 1 muestra un ejemplo de escollera utilizada en una línea de costa para reducir la erosión. Los bloques de hormigón 10 se colocan a lo largo de la costa para romper las olas y limitar así la erosión 11 causada en la costa. Aunque el efecto rompeolas es eficaz, sigue existiendo el problema del anclaje de los bloques de hormigón 10 al lecho marino. En general, el lecho marino es arenoso y el oleaje tiende a arrastrar la arena mar adentro, socavando el lecho marino que soporta los bloques de hormigón 10.

El dispositivo para formar concreciones comprende una carcasa 100, un ánodo de sacrificio 110 y un cátodo 120. El cátodo 120 se coloca en un punto del fondo marino donde se desea la solidificación. El cátodo 120 está conectado a la carcasa 100 a la que también está conectado el ánodo de sacrificio 110.

El cátodo 120 es un conductor eléctrico en el que se forman las concreciones por electrólisis. El cátodo 120 puede ser un simple hilo conductor desnudo de cobre o de una aleación metálica, por ejemplo acero inoxidable. Ventajosamente, el cátodo es un entramado de hilos conductores que proporciona una mayor superficie de contacto eléctrico para formar más rápidamente una gran matriz calcárea. El cátodo se coloca donde se desea que se forme la matriz calcárea, y la forma del electrodo también determina la forma de la matriz calcárea.

La finalidad del ánodo de sacrificio 110 es generar la corriente eléctrica para la precipitación de tipo calcio y magnesio en el cátodo. Puede utilizarse una amplia gama de materiales, como aleaciones de zinc, aluminio, magnesio puro o impuro y aleaciones de magnesio. Por razones medioambientales y electroquímicas, preferimos utilizar magnesio o aleaciones de magnesio.

La electrólisis utilizando un ánodo de magnesio de sacrificio se lleva a cabo con una tensión relativamente baja del orden de un voltio. La reacción calcio-magnesio produce brucita, Mg(0H)² , y de aragonito CaC0s.

A una temperatura de 20°C, la brucita comienza a formarse a un valor de pH del orden de 9,4, mientras que el aragonito comienza a formarse a un valor de pH de 8,35. Tanto para la precipitación de aragonito como de brucita, se requiere una tensión del orden de un voltio. Además, al aumentar la tensión aumenta el pH y la cantidad de brucita y aragonito precipitados. La proporción de producción de aragonito y brucita cambia en función de la tensión aplicada. El uso de un ánodo de sacrificio no afecta a la tensión entre los electrodos, sino solo sobre la corriente. Para crear una amalgama más dura, la carcasa 100 regula la corriente de electrólisis para optimizar la corriente de electrólisis producida por el ánodo de sacrificio 110. Según una realización, se prefiere alternar ciclos de formación de brucita y aragonito con ciclos de disolución de brucita. Esto aumenta la cantidad de aragonito a partir de la brucita disuelta y, por tanto, la resistencia de las concreciones producidas.

Por ejemplo, pueden alternarse ciclos de corriente máxima de una hora con ciclos de corriente baja o nula de 8 horas. Por corriente máxima se entiende una corriente de algunos amperios a algunas decenas de amperios, dependiendo principalmente del tamaño de la superficie del ánodo y de la superficie del cátodo. Por corriente baja o nula se entiende una corriente inferior a la corriente máxima para que la reacción de electrólisis produzca una mezcla de aragonito y brucita en las proporciones deseadas. La corriente débil también puede determinarse para ajustar el pH del agua de mar con el fin de disolver la brucita manteniendo una formación mínima de aragonito. Estos ciclos permiten alternar las fases de precipitación brucita-aragonita, creando finalmente disposiciones geométricas que combinan las dos fases, induciendo propiedades mecánicas interesantes. De este modo, la carcasa 100 permite producir concreciones sólidas con un aporte energético limitado a través del ánodo de sacrificio, lo que resulta menos costoso y más respetuoso con el medio ambiente.

Una primera realización se describe con más detalle haciendo referencia a la Figura 2. La carcasa 100 incluye un dispositivo de control que controla una impedancia variable 210 situada entre el ánodo 110 y el cátodo 120. En la realización mostrada, el dispositivo de control es un microcontrolador 200. En una realización, el microcontrolador es un microcontrolador de muy bajo consumo alimentado por una batería 205. Con el fin de optimizar la reacción de electrólisis, un sensor de corriente 220 mide la corriente que fluye entre el ánodo 110 y el cátodo 120 y suministra esta medida de corriente al microcontrolador 200. El sensor de corriente 220 es, por ejemplo, un sensor de corriente de efecto Hall. Uno o varios sensores 230 están conectados al microcontrolador 200 para proporcionar una o varias informaciones relativas al entorno o al comportamiento de la interfaz electrodo-electrolito y permitir optimizar la reacción de electrólisis. Un circuito de señalización 240 también está conectado al microcontrolador 200 para señalar que la carcasa está operativa.

En realizaciones no mostradas, el dispositivo de control comprende componentes analógicos como un reloj y/o un contador.

La carcasa 100 es una caja estanca diseñada para estar sumergida durante varios años. La elección del microcontrolador 200, de la batería 205 y de los demás componentes 210, 220, 230 y 240 debe tener en cuenta un consumo de energía muy bajo para garantizar la mayor vida útil posible. Si el ciclo de electrólisis dura varias horas, entonces es posible reducir la frecuencia del reloj del microcontrolador 200 para reducir su consumo de energía. En este caso, el autoconsumo del aparato puede reducirse ventajosamente poniendo la sección de control-mando en reposo entre dos puntos de consigna.

0tras opciones también pueden reducir significativamente el consumo. El circuito de señalización de una carcasa subacuática puede emitir una señal de radio a intervalos muy espaciados para indicar que la carcasa está operativa. Sin embargo, transmitir una señal de radio, aunque sea periódica, consume una energía considerable. Puede ser preferible utilizar un pulsador, no mostrado, en la carcasa que pueda accionarse mediante un émbolo para activar el encendido de un LED durante unos segundos si la carcasa es funcional. Alternativamente, también es posible utilizar un sensor inductivo que puede ser activado por una masa metálica aproximada por un émbolo. Este tipo de opciones también permiten reducir considerablemente el consumo.

En términos de consumo de energía, el microcontrolador 200 es el circuito que más energía consume. 0tra posibilidad es sustituirlo por un circuito de regulación simplificado que consuma menos energía que un microcontrolador. Además, el uso de un microcontrolador permite modificar un programa de regulación sin tener que cambiar ni un solo elemento del circuito. El microcontrolador permite ajustar la regulación de la corriente justo antes de sumergir la carcasa, si es necesario.

En lo que respecta al sensor o sensores del entorno, la reacción de electrólisis puede optimizarse en función del pH, la presión, la temperatura, la salinidad, la composición del electrolito, la conductividad del medio que sirve de electrolito o incluso la medición de la polarización de la interfaz electrodo-electrolito. Para una carcasa destinada a estar permanentemente sumergida a más de 10 metros de profundidad, es posible considerar que el entorno permanece estable y, por tanto, no utilizar un sensor de entorno ambiental, proporcionando el microcontrolador 200 ciclos de corriente predeterminados independientemente de cualquier parámetro del entorno ambiental.

En otra realización, el sensor de corriente puede omitirse y el microcontrolador puede regular la corriente únicamente en función de los parámetros medidos del entorno ambiental. Por ejemplo, el microcontrolador 200 puede ajustar la corriente a un valor máximo que mantenga los parámetros ambientales por debajo de los umbrales de formación de brucita. El microcontrolador 200 modula la corriente en función del ambiente para mantener el ambiente entre los umbrales de formación de aragonito y de formación de brucita. Sin embargo, al no controlar la tensión del ánodo de sacrificio ni todos los parámetros que permiten influir en el entorno, este tipo de regulación no es fácil de implementar.

Alternativamente, la batería 205 podría ser retirada y sustituida por una batería de agua de mar dedicada a alimentar el microcontrolador 200 y que tenga un ánodo y un cátodo dedicados.

La carcasa 100 de la figura 2 comprende una impedancia variable 210 acoplada entre el ánodo 110 y el cátodo 120 y un sensor de corriente 220 que mide la corriente de electrólisis. Este circuito regula la corriente de electrólisis a un valor máximo y a un valor mínimo de electrólisis. El ánodo de sacrificio 110 debe dimensionarse para obtener una corriente superior a la corriente de electrólisis máxima deseada, de modo que la impedancia variable pueda ajustarse para limitar esta corriente. Este dimensionamiento garantiza que la corriente de electrólisis máxima permanezca constante independientemente del desgaste del electrodo de sacrificio 110. El microcontrolador 200 puede ajustar el valor de la impedancia variable 210 en función de la corriente máxima que se desea obtener. Si se utilizan uno o más sensores de ambiente 230, el microcontrolador 200 también puede ajustar la corriente de electrólisis en función del ambiente.

En esta realización, el microcontrolador 200 alterna los ciclos de corriente alta y corriente baja de electrólisis ajustando la impedancia variable 210 para obtener una corriente máxima y una corriente mínima ajustadas.

En la figura 3 se muestra una segunda realización de la carcasa 100. En esta segunda realización, se utilizan varios ánodos de sacrificio 110, 111 y 112. Un microcontrolador 200' tiene tres salidas 01, 02 y 03 utilizadas para controlar los interruptores 300, 301 y 302 que sirven para conectar cada uno de los ánodos 110, 111 y 112 al cátodo 120. Un sensor de corriente 220, conectado al microcontrolador 200', mide la corriente de electrólisis que alimenta el cátodo 120. Uno o más sensores ambientales 230 pueden conectarse al microcontrolador 200'.

En esta segunda realización, se utilizan interruptores controlados para ajustar la corriente mediante la conexión de uno o más ánodos de sacrificio 110 a 112 al cátodo 120. Cada ánodo 110 a 112 conectado crea una corriente proporcional a la superficie del ánodo de sacrificio en contacto con el electrolito, que es agua de mar. La corriente total suministrada puede verse limitada por fenómenos de interferencia (acoplamiento) con los ánodos vecinos. Así es posible ajustar la corriente a distintos niveles en función de lo que pueda suministrar cada ánodo. En un ejemplo concreto, los ánodos son idénticos y se utilizan de uno en uno hasta alcanzar un cierto nivel de desgaste, tras lo cual se utilizan de dos en dos y luego de tres en tres.

En una variante, un cuarto ánodo de sacrificio 113 está permanentemente conectado al cátodo 120 a través de un simple cable de conexión 303 para suministrar una corriente mínima. Este cuarto ánodo de sacrificio 113 puede tener una superficie en contacto con el electrolito menor que las superficies de los otros ánodos 110 a 112, de modo que la corriente es mucho menor.

En otra variante, no mostrada, este cuarto ánodo de sacrificio 113 se conecta en lugar del polo positivo de la batería 205 y el polo negativo de la batería 205 se conecta al cátodo 120. Así la conexión del ánodo 113 al cátodo 120 se realiza por medio del microcontrolador 200'.

En la figura 4 se muestra una tercera realización de la carcasa 100. Dos ánodos de sacrificio 110 y 111 están conectados al cátodo 120 a través de los canales de dos transistores M0SFET (del inglés Metal-0xide-Semiconductor Field Effect Transistor, y corresponden a transistores de efecto campo con puerta Metal-Óxido en semiconductor). Las puertas de los transistores 400 y 401 están conectadas a un circuito de control 410. El circuito de control 410 es un dispositivo para almacenar un estado mientras el sistema pasa al modo de reposo. Para ello, el circuito de control incluye un "Latch", es decir, un multivibrador o memoria para almacenar un estado. Este dispositivo debe ser capaz de recibir órdenes en dos entradas desde dos salidas 01 y 02 del microcontrolador 200". Una salida de validación 0L del microcontrolador 200" suministra un impulso de validación y almacenamiento que permite al circuito de control 410 almacenar las tensiones de control correspondientes a las salidas 01 y ^o 2 y suministrar dichas tensiones de control a las puertas de los transistores 400 y 401. De este modo, el microcontrolador 200" puede ponerse en modo de espera porque las tensiones de control son almacenadas por el circuito de control 410.

La ventaja de la tercera realización es que los transistores 400 y 401, debido a su naturaleza M0SFET, pueden utilizarse como interruptores y también como resistencias variables. Los M0SFET tienen una resistencia de canal que varía con la tensión de puerta. En el modo de conmutación, es preferible utilizar transistores con una resistencia de saturación en el rango de los miliohmios. Sin embargo, ajustando la tensión de puerta, se puede ajustar la resistencia del canal, lo que permite ajustar la corriente cuando la tensión del ánodo es constante.

Para un control óptimo de los M0SFET, se pueden tomar medidas de tensión y de corriente. Dos entradas analógicas I1 e I2 del microcontrolador 200" se conectan a los drenajes de cada uno de los transistores 400 y 401 respectivamente. Estas dos entradas analógicas (I1, I2) se utilizan como sensores de tensión para medir la tensión de drenaje de cada uno de los transistores 400 y 401. Para garantizar el control de la corriente, se coloca una resistencia de derivación 420 en la trayectoria de la corriente catódica. Un terminal de la resistencia de derivación se conecta a una entrada analógica I3 del microcontrolador de 200" para poder medir la corriente catódica. La resistencia de derivación 420 está dimensionada para ofrecer una cierta precisión de medición con una caída de tensión mínima. Una resistencia de derivación 420 de unos pocos miliohmios es adecuada. Las entradas analógicas I1, I2 e I3 del microcontrolador 200" están equipadas con un convertidor analógico/digital que proporciona una precisión de medición igual al paso de conversión del convertidor.

De este modo, el microcontrolador 200" puede bloquear uno de los transistores 400 o 401 para medir la tensión en sus terminales y la corriente que circula por el otro transistor 401 o 400 para medir la resistencia de su canal. La realización de varias mediciones correspondientes a diferentes tensiones de puerta permite al microcontrolador de 200" caracterizar la resistencia de canal en función de la tensión de puerta para cada uno de los transistores. Una vez caracterizadas las resistencias de canal de los dos transistores 400 y 401, es posible ajustar con precisión las tensiones de puerta de los transistores en función de las tensiones anódicas y la corriente catódica en función de la corriente deseada.

En un modo de funcionamiento, el microcontrolador está configurado para modular la señal de control de los transistores 400, 401 en modo de apertura/cierre por impulsos, aplicando el principio de modulación por ancho de pulsos. Las medidas de tensión se realizan a través de la mencionada entrada analógica I1 o I2 del microcontrolador 200" cuando el transistor 400, 401 conectado a dicha entrada analógica I1 o I2 está en estado abierto y las medidas de intensidad se realizan a través de la entrada analógica I3 cuando el transistor o transistores 400, 401 están en estado cerrado. El microcontrolador regula los anchos de pulso en función de un programa de tiempo establecido y de las mediciones de intensidad y tensión a través de un bucle esclavo gestionado por el microcontrolador de 200". La potencia media suministrada por el dispositivo depende del ancho de pulso. En esta configuración, las pérdidas resistivas son prácticamente nulas, lo que optimiza preferentemente el consumo de ánodos. Cuando el transistor 400, 401 está abierto, el único consumo del ánodo es el de su valor de autocorrosión. Cuando el transistor 400, 401 está cerrado, la pila galvánica suministra una corriente útil para la aplicación (con un valor de autocorrosión no nulo, pero muy reducido). Esta configuración es muy ventajosa en comparación con una resistencia variable que regularía la corriente consumida en la batería. Esto se debe a que, en este último caso, la pérdida por efecto Joule en la resistencia o en el M0S utilizado en su rango resistivo lineal reduce considerablemente la eficiencia y, por tanto, la vida útil de la pila galvánica.

Según algunas realizaciones, el dispositivo comprende también filtros electrónicos del tipo RLC u otros modos de procesamiento de la señal, para suavizar los impulsos generados por los transistores 400, 401.

En una variante simplificada, la resistencia de derivación 420 puede ser omitida y la tensión entre el ánodo o ánodos y el cátodo se mide cuando los transistores están abiertos. A continuación, las tensiones de puerta de los transistores 400 y 401 se ajustan en función de las tensiones medidas, que también son representativas del desgaste de los ánodos de sacrificio 110 y 111. Las tensiones de puerta de los transistores 400 y 401 también pueden ajustarse en función de las mediciones del entorno ambiental utilizando uno o más sensores de entorno ambiental 230.

0bsérvese que, en la realización mostrada en la Figura 4, el microcontrolador 200" es alimentado por una batería de agua de mar que comprende un ánodo 431 y un cátodo 432 dedicados y destinados a ser sumergidos en un medio electrolítico, como el agua de mar. Alternativamente, sin embargo, el microcontrolador 200" también puede ser alimentado por una batería, como en las realizaciones mostradas en las Figuras 2 y 3.

En la figura 5 se muestra una cuarta realización. En esta realización, el microcontrolador 200" se alimenta por una batería 500. Además, una bomba de carga 510 está dispuesta para extraer corriente entre el ánodo 110 y el cátodo 120 con el fin de cargar la batería 500. El dispositivo y la capacidad de la batería 500 están dimensionados para garantizar la continuidad del servicio de la sección de control y mando. Ventajosamente, la bomba de carga 500 está configurada para extraer corriente y cargar la batería mientras se aplica un ciclo de corriente baja de electrólisis. Además, según una realización ventajosa, el microcontrolador 200" activa un modo de reserva en el que la bomba de carga 510 toma corriente y carga la batería 510 en cuanto la tensión de alimentación del microcontrolador cae por debajo de un primer umbral crítico y hasta que esta última supera un segundo umbral, superior al primero.

La ventaja de esta realización es que el dispositivo entra automáticamente en funcionamiento cuando se sumerge. Por lo tanto, el dispositivo puede programarse previamente y, por ejemplo, incrustarse en la resina, con sólo el cátodo y el ánodo o los ánodos destinados a entrar en contacto con el medio electrolítico. Esto significa que cuando el dispositivo se sumerge en el medio electrolítico, la carcasa puede activarse en cuanto se sumerge y puede ponerse en marcha tras un retardo establecido.

La presente descripción se refiere a la solidificación del lecho marino a lo largo de una costa. El dispositivo para formar concreciones también puede utilizarse en alta mar o en cualquier lecho marino utilizado para soportar una estructura como una turbina eólica marítima, un faro o una estación de perforación. El dispositivo también puede utilizarse sumergido en agua salobre, fluidos industriales y suelos empapados con un líquido electrolítico, como los fondos marinos.

Aunque la invención se ha descrito en relación con varias realizaciones particulares, es evidente que no se limita en modo alguno a las mismas y que incluye todos los equivalentes técnicos de los medios descritos, así como combinaciones de los mismos si entran dentro del ámbito de la invención.

En particular, aunque en las realizaciones descritas anteriormente, el dispositivo comprende sólo un único cátodo 120 asociado con uno o más ánodos de sacrificio, el dispositivo puede comprender varios cátodos que están cada uno asociado con uno o más ánodos de sacrificio a través de un circuito respectivo, estando entonces el dispositivo de control configurado para controlar los diversos circuitos simultánea o sucesivamente.

El uso del verbo "contener", "comprender" o "incluir" y sus formas conjugadas no excluye la presencia de otros elementos o etapas distintos de los establecidos en una reivindicación.

En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia entre paréntesis no debe interpretarse como una limitación de la reivindicación.

Claims (16)

REIVINDICACI0NES

1. Dispositivo para formar concreciones en un medio electrolítico por electrólisis, que comprende un ánodo (110) y un cátodo (120) sumergidos en el medio electrolítico y un circuito de regulación (100) configurado para regular una corriente de electrólisis para formar concreciones en el cátodo (120), en el que el ánodo (110) y el cátodo (120) se utilizan como fuente de corriente para alimentar la electrólisis y están conectados en el circuito de regulación por al menos un elemento regulador (210, 300, 301, 302, 400, 401) capaz de limitar la corriente de electrólisis, comprendiendo además el dispositivo un dispositivo de control (200, 200', 200") que controla el elemento regulador para regular la corriente de electrólisis, estando configurado el dispositivo de control para regular la corriente de electrólisis en función de un programa de tiempo establecido.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el elemento regulador comprende un circuito de resistencia variable controlada (210) para ajustar la corriente que fluye entre el ánodo (110) y el cátodo (120).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo comprende una pluralidad de ánodos (110 a 112) y en el que el elemento regulador comprende interruptores (300 a 302) para seleccionar uno o más ánodos (110 a 112) para cerrar el circuito en el cátodo (120).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo comprende uno o más ánodos (110, 111) y en el que el elemento regulador comprende uno o más transistores del tipo M0S o M0SFET (400, 401) situados entre los ánodos (110, 111) y el cátodo (120).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, en el que el dispositivo de control (200") está configurado para modular la señal de control del transistor o transistores (400, 401) en Modulación por Ancho de Pulsos en función del programa de tiempo establecido.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que el dispositivo de control está configurado además para modular la señal de control del transistor o transistores (400, 401) en función de una medida de la tensión en los terminales de dicho transistor (400, 401) cuando dicho transistor (400, 401) está abierto y en función de una intensidad de corriente catódica cuando dicho transistor (400, 401) está cerrado.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo comprende una fuente de alimentación autónoma (205) para suministrar electricidad al circuito de regulación independientemente de los ánodos (110 a 112) y los cátodos (120).

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el ánodo (110) y el cátodo (120) se utilizan como fuente de corriente del circuito de regulación.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el dispositivo comprende una batería (500) para suministrar electricidad al circuito de regulación y una bomba de carga (510) configurada para extraer corriente de electrólisis y cargar la batería (500).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un ánodo adicional (113) conectado eléctricamente al cátodo (120) para asegurar una corriente de concreción mínima.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el ánodo o ánodos (110 a 113) son de magnesio y el cátodo (120) es de una aleación de hierro o cobre.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos un sensor de corriente (220, 420) y en el que el dispositivo de control (200") está configurado para regular la corriente en función de la corriente medida.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos un sensor de tensión (I1, I2) y en el que el dispositivo de control (200") está configurado para regular la corriente en función de la tensión medida.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos un sensor (230) para medir al menos una característica particular del medio y en el que el dispositivo de control (200") está configurado para regular la corriente en función de esta característica medida.

15. Procedimiento de formación de concreciones en un medio electrolítico mediante un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el dispositivo se coloca en un medio electrolítico.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el medio electrolítico se selecciona entre agua de mar, agua salobre, fluidos industriales y suelos empapados en un líquido electrolítico.