ES1278154U - SYSTEM FOR THE FORMATION OF ARTIFICIAL MARINE REEFS AND UNDERWATER STRUCTURES WITH CALCARE COATING INDUCED BY ELECTROLYSIS - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
SISTEMA PARA LA FORMACIÓN DE ARRECIFES MARINOS ARTIFICIALES YSYSTEM FOR THE FORMATION OF ARTIFICIAL MARINE REEFS AND
ESTRUCTURAS SUBMARINAS CON RECUBRIMIENTO CALCÁREO INDUCIDO UNDERWATER STRUCTURES WITH INDUCED CALCAREOUS COATING
POR ELECTRÓLISISBY ELECTROLYSIS
Sistema para la formación de arrecifes marinos artificiales y estructuras submarinas con recubrimiento calcáreo inducido por electrólisis.System for the formation of artificial marine reefs and submarine structures with calcareous coating induced by electrolysis.
Campo de la invenciónField of the invention
La presente invención pertenece a los campos de la biología marina y de la mitigación de impactos y explotación sostenible de las zonas costeras y franja marítima cercana a la costa. En el campo de la biología marina se hace referencia al ámbito de la restauración de ecosistemas marinos, por ejemplo, mediante la construcción de arrecifes artificiales, así como a la mitigación de impactos tales como los derivados de los desechos de las jaulas de engorde en las explotaciones industriales de acuicultura. En el campo de la explotación sostenible de la franja marítima se hace referencia a la construcción de estructuras como bio-filtros de materia orgánica y para actividades de submarinismo recreativo.The present invention belongs to the fields of marine biology and the mitigation of impacts and sustainable exploitation of coastal areas and the maritime strip near the coast. In the field of marine biology, reference is made to the field of restoring marine ecosystems, for example, through the construction of artificial reefs, as well as the mitigation of impacts such as those derived from waste from fattening cages in industrial aquaculture farms. In the field of sustainable exploitation of the maritime strip, reference is made to the construction of structures such as bio-filters of organic matter and for recreational diving activities.
Estado de la técnicaState of the art
Existen dispositivos o sistemas similares, o que guardan cierta relación con el descrito en la presente invención, que reflejan el estado de la técnica en lo que se refiere a las aplicaciones mencionadas en el apartado anterior. A continuación, se indica la referencia a varios de ellos.There are devices or systems that are similar, or that bear a certain relation to that described in the present invention, which reflect the state of the art with regard to the applications mentioned in the previous section. The following is the reference to several of them.
En lo referente a elementos apilables o susceptibles de formar arrecifes artificiales (fabricados sin utilización de electrólisis):Regarding elements that can be stacked or can form artificial reefs (manufactured without the use of electrolysis):
El documento EP0134855A1 hace referencia al uso de bloques de hormigón de geometría determinada, curva y plana, y con posibilidad de unión entre ellos. Dichos bloques suelen contener armaduras de acero. Su finalidad es la de crear superficies sobre las que puedan adherirse y desarrollarse organismos marinos. Uno de sus problemas es el elevado pH de la disolución existente en la red de poros del hormigón, debido a su elevada concentración de álcalis e ion hidróxido. Para contrarrestar dicha elevada alcalinidad se incorpora al hormigón sulfato de hierro. Estos bloques de elevado peso, que se fabrican en tierra, deben depositarse en el fondo marino, hecho que hace que su transporte, fondeo y colocación sean mucho más complicados y de mayor coste que los correspondientes a la presente invención. Los tiempos de colonización de las superficies de hormigón son mucho más elevados que los de la presente invención, por no estar cubiertos de películas calcáreas, similares a las excretadas por los corales. Document EP0134855A1 refers to the use of concrete blocks of specific geometry, curved and flat, and with the possibility of joining between them. These blocks usually contain steel reinforcement. Its purpose is to create surfaces on which marine organisms can adhere and develop. One of its problems is the high pH of the solution existing in the concrete pore network, due to its high concentration of alkalis and hydroxide ion. To counteract this high alkalinity, iron sulfate is incorporated into the concrete. These blocks of elevated weight, which are manufactured on land, must be deposited on the seabed, a fact that makes their transport, anchoring and placement much more complicated and more expensive than those corresponding to the present invention. The colonization times of concrete surfaces are much higher than those of the present invention, as they are not covered with calcareous films, similar to those excreted by corals.
La patente US20030138296A1 tiene como base la utilización de elementos modulares de hormigón con humo de sílice y barras de fibra de vidrio de refuerzo, cuyo principal objetivo es la estabilidad de la estructura fondeada, frente a corrientes y mareas, anteponiendo dicha propiedad al coste de fabricación y ubicación y a la interacción de la estructura con el medio y con los organismos marinos. Las principales desventajas de este tipo de estructuras frente a la presente invención estriban en el hecho de no poderse fabricar in situ y además aportar un peso mucho mayor, por lo que su transporte y manipulación se hacen más complejos.Patent US20030138296A1 is based on the use of concrete modular elements with silica fume and reinforcing fiberglass bars, whose main objective is the stability of the anchored structure, against currents and tides, putting said property before manufacturing cost and location and the interaction of the structure with the environment and with marine organisms. The main disadvantages of this type of structures compared to the present invention lie in the fact that they cannot be manufactured in situ and also provide a much greater weight, so their transport and handling become more complex.
Los documentos US5588538 y US6042300 tratan de aliviar el impacto medioambiental que suponen los desechos de neumáticos usados, reutilizándolos para formar estructuras geométricas con ayuda de esqueletos fabricados con diversos materiales. Estas estructuras, depositadas en el fondo marino, pueden formar arrecifes artificiales. Por supuesto, representa una forma de reutilización de desechos de la industria automotriz, sin embargo, son elementos no naturales en el entorno marino. La naturaleza físico-química de las superficies de estas estructuras no se puede considerar como la más idónea para la fijación y crecimiento de los organismos marinos.Documents US5588538 and US6042300 try to alleviate the environmental impact of used tire waste, reusing it to form geometric structures with the help of skeletons made of various materials. These structures, deposited on the seabed, can form artificial reefs. Of course, it represents a form of reuse of wastes from the automotive industry, however, they are unnatural elements in the marine environment. The physico-chemical nature of the surfaces of these structures cannot be considered the most suitable for the fixation and growth of marine organisms.
También es posible encontrar en la bibliografía publicaciones que refieren la utilización de diversos materiales plásticos, tales como el cloruro de polivinilo (PVC), para la fabricación de arrecifes artificiales, sin embargo, el PVC no representa una superficie adecuada para la fijación de los organismos marinos, ya que sus características físicoquímicas son muy diferentes a las que presentan las rocas naturales o las capas carbonatadas excretadas por los corales; además, la degradación de dichos elementos supone una contaminación paulatina del medio marino por microplásticos.It is also possible to find in the bibliography publications that refer to the use of various plastic materials, such as polyvinyl chloride (PVC), for the manufacture of artificial reefs, however, PVC does not represent a suitable surface for the fixation of organisms. marine, since their physicochemical characteristics are very different from those of natural rocks or carbonate layers excreted by corals; Furthermore, the degradation of these elements implies a gradual contamination of the marine environment by microplastics.
Sobre los sistemas que persiguen la formación de depósitos calcáreos por electrólisis: On systems that pursue the formation of calcareous deposits by electrolysis:
El documento ES2729315T3 hace referencia a un método para fijar, sobre elementos metálicos, un depósito calcáreo que haga las veces de base para la generación de arrecifes marinos. Sin embargo, la descripción no cubre la posibilidad de formar elementos apilables en forma de cilindros de malla, más ligeros y efectivos para la fijación de bio-filtradores, que permitan la composición de estructuras mayores, minimizando, entre otros factores, costes en transporte de grandes estructuras y permitiendo mayor interacción de las especies marinas por los huecos de paso de la luz de malla.Document ES2729315T3 refers to a method to fix, on metallic elements, a calcareous deposit that serves as the basis for the generation of marine reefs. However, the description does not cover the possibility of forming stackable elements in the form of mesh cylinders, lighter and more effective for the fixation of biofilters, which allow the composition of larger structures, minimizing, among other factors, transportation costs of large structures and allowing greater interaction of marine species through the gaps in the mesh size.
El documento US5543034 emplea el método de la electrólisis para la formación de sustancias calcáreas sobre una estructura para la creación de arrecifes artificiales en disoluciones salinas o en agua de mar, utilizando corriente continua, pulsada o intermitente. No considera la geometría de los ánodos ni su relación con el depósito formado. En dicha patente, los electrodos se sitúan cercanos al cátodo o en una posición superior al mismo, sin rodearlo. Sí que analiza la importancia de mantener el ánodo cerca, pero advierte de los problemas de acidificación del medio por la formación de ácido clorhídrico en las inmediaciones del ánodo. La patente no profundiza, en ningún caso, en el material que compone el ánodo, por lo que no tiene en consideración la posibilidad de evitar o minimizar el efecto de la acidificación utilizando ánodos de hierro. Por el mismo hecho expuesto, el documento tampoco considera el beneficio de emplear este tipo de ánodos cuyos productos de corrosión favorecen al fitoplancton (Geider & La Roche, 1994) siendo, por tanto, un elemento no nocivo, además de un valor añadido al fin último del presente modelo.Document US5543034 uses the method of electrolysis for the formation of calcareous substances on a structure for the creation of artificial reefs in saline solutions or in sea water, using direct, pulsed or intermittent current. It does not consider the geometry of the anodes or their relationship with the formed deposit. In said patent, the electrodes are located close to the cathode or in a position higher than it, without surrounding it. It does analyze the importance of keeping the anode close, but warns of the acidification problems of the medium due to the formation of hydrochloric acid in the vicinity of the anode. The patent does not, in any case, delve into the material that makes up the anode, so it does not take into consideration the possibility of avoiding or minimizing the effect of acidification using iron anodes. Due to the same fact, the document does not consider the benefit of using this type of anodes whose corrosion products favor phytoplankton (Geider & La Roche, 1994) being, therefore, a non-harmful element, as well as an added value in the end. last of the present model.
El documento US4623433 hace referencia a la formación de depósitos sobre una base o esqueleto metálico, con la forma que se desee, que actúa como cátodo, y un ánodo de metal, o de aleación metálica, más electronegativo que el metal usado para el cátodo. En este caso, se conectan ambos electrodos en un medio marino y es necesario que la relación de superficie ánodo/cátodo se encuentre entre 1/30 y 2/1. El documento sugiere el uso de ánodos de aluminio, zinc o magnesio y como cátodo un elemento ferroso. Dicha patente no emplea corriente externa en la electrólisis del agua de mar como método acelerador del procedimiento, lo que impide poder controlar, o regular, la intensidad de corriente o voltaje aplicados. No emplear fuentes de corriente para controlar el proceso electrolítico impide el uso de un mismo material para ánodo y cátodo, por este motivo no ofrece la opción de utilizar hierro como ánodo, debido a que el sistema de recubrimiento se basa en el concepto de ánodo de sacrificio. La patente referida emplea el hierro únicamente como cátodo. Por otro lado, el material de los ánodos empleados no constituye un valor añadido al proceso, pudiendo llegar, en algunos casos, a generar sustancias nocivas para el medio (liberación de iones de metales pesados). Document US4623433 refers to the formation of deposits on a metal base or skeleton, with the desired shape, which acts as a cathode, and a metal or metal alloy anode, more electronegative than the metal used for the cathode. In this case, both electrodes are connected in a marine environment and it is necessary that the anode / cathode surface ratio is between 1/30 and 2/1. The document suggests the use of aluminum, zinc or magnesium anodes and a ferrous element as a cathode. Said patent does not use external current in the electrolysis of seawater as an accelerator method of the process, which makes it impossible to control, or regulate, the intensity of current or voltage applied. Not using current sources to control the electrolytic process prevents the use of the same material for anode and cathode, for this reason it does not offer the option of using iron as anode, because the coating system is based on the concept of anode of sacrifice. The patent referred to uses iron only as a cathode. On the other hand, the material of the anodes used does not constitute an added value to the process, being able, in some cases, to generate substances that are harmful to the environment (release of heavy metal ions).
Por los motivos anteriormente expuestos, derivados de la problemática que, en general, afecta al caso que nos ocupa, existe pues la necesidad de proporcionar un sistema que permita la formación de arrecifes marinos solucionando los problemas antes indicados y respetando el medio, tanto el hábitat de las especies como las especies mismas, para lo cual dicho sistema debe ser lo más inocuo posible y no alterar el ecosistema que se pretende restaurar.For the aforementioned reasons, derived from the problem that, in general, affects the case at hand, there is therefore the need to provide a system that allows the formation of marine reefs, solving the problems indicated above and respecting the environment, both the habitat of the species as the species themselves, for which the said system must be as innocuous as possible and not alter the ecosystem to be restored.
DescripciónDescription
Los inventores han desarrollado un elemento ligero, denominado Elemento Unitario Modular (EUM), basado en un sustrato metálico, recubierto de una capa de material pétreo calcáreo o calco-magnesiano similar al excretado por los corales. El recubrimiento se obtiene por un proceso de electrólisis, para el que es necesario construir una célula electrolítica básica que denominaremos Unidad Electrolítica (UE). The inventors have developed a lightweight element, called Modular Unitary Element (EUM), based on a metallic substrate, covered with a layer of calcareous stone or calco-magnesian material similar to that excreted by corals. The coating is obtained by an electrolysis process, for which it is necessary to build a basic electrolytic cell that we will call the Electrolytic Unit (UE).
Mediante la agrupación de varios EUM con la forma y tamaño adecuados se puede construir, de forma modular, cualquier estructura más compleja que sea necesaria para aplicaciones tales como sistemas de biofiltros (restauración de ecosistemas marinos), arrecifes artificiales, estructuras para el submarinismo recreativo, etc. Los EUM pueden ser agrupados mediante ensamblaje, soldadura, fijación con elementos de unión o apilamiento, para la obtención de la estructura final, que puede tener cualquier forma geométrica y dimensiones, y que denominaremos Estructura Recifal (ER).By grouping several EUMs with the appropriate shape and size, any more complex structure that is necessary for applications such as biofilter systems (restoration of marine ecosystems), artificial reefs, structures for recreational diving, can be built in a modular way, etc. The EUM can be grouped by assembly, welding, fixing with joining elements or stacking, to obtain the final structure, which can have any geometric shape and dimensions, and which we will call Reciphal Structure (ER).
El recubrimiento calcáreo, o calco-magnesiano, se lleva a cabo por electrólisis en agua de mar o medio salino, tanto en piscinas como en grandes volúmenes de agua con movimiento y agitación continuos del líquido (mar abierto, puertos, salinas, etcétera). The calcareous, or calco-magnesian coating, is carried out by electrolysis in seawater or saline medium, both in swimming pools and in large volumes of water with continuous movement and agitation of the liquid (open sea, ports, salt flats, etc.).
Las principales ventajas de la presente invención con respecto a otros sistemas existentes con finalidades similares son las siguientes:The main advantages of the present invention with respect to other existing systems with similar purposes are the following:
a) Los EUM se caracterizan por su bajo peso, ya que están fabricados con mallazo metálico sobre el que se realiza la electrólisis.a) EUM are characterized by their low weight, since they are made of metallic mesh on which the electrolysis is carried out.
b) Los EUM pueden adoptar cualquier forma geométrica que permita posteriormente la construcción de estructuras submarinas más complejas. c) Los EUM pueden fabricarse in situ en el lugar de su ubicación definitiva, o bien pueden ser fabricados en ambientes más controlados, tales como piscinas, zonas portuarias, salinas o recintos industriales. Esto último facilita un control más exhaustivo de su proceso de fabricación. Una vez prefabricados los EUM, éstos pueden transportarse fácilmente debido a su peso reducido, y proceder al montaje in situ de la estructura definitiva por ensamblaje, soldadura, fijación con elementos de unión o apilamiento de los elementos modulares necesarios. d) Las particularidades del proceso de electrólisis diseñado permiten evitar, o al menos reducir, ciertos posibles impactos que se producen con otros sistemas y, al mismo tiempo, generar especies químicas que se consideran beneficiosas para los organismos vivos del medio marino. La utilización de ánodos de acero al carbono o hierro evita la generación de cloro gas en la zona de fabricación, así como reduce parcialmente la acidificación del medio líquido en las inmediaciones de la zona de electrólisis. Estas dos circunstancias contribuyen a la minimización de riesgos en el proceso de fabricación. Los productos de la reacción electroquímica anódica, que son iones hierro (Fe2+ y Fe3+), han sido reconocidos como especies que favorecen el desarrollo del fitoplancton (Geider & La Roche, 1994). Esta última ventaja es particularmente relevante para los casos en que el proceso de fabricación sea in situ en el propio medio marino. e) En el proceso de electrólisis, trabajan con elementos con una gran luz de malla que permiten mantener una mayor homogeneidad de las líneas de corriente, favoreciendo el crecimiento homogéneo del recubrimiento calco-magnesiano. De esta forma, obtienen una doble utilidad de emplear el mismo elemento ferroso en ambos electrodos, lo que permite la oxidación del ánodo liberando iones positivos (cationes) del hierro y formando productos de corrosión de dicho elemento químico. Se ha comprobado que los cationes hierro favorecen al fitoplancton (Geider & La Roche, 1994), siendo, por tanto, un elemento no nocivo, además de un valor añadido al fin último de la presente invención.b) EUMs can adopt any geometric shape that later allows the construction of more complex subsea structures. c) EUMs can be manufactured on-site at their final location, or they can be manufactured in more controlled environments, such as swimming pools, port areas, salt flats or industrial premises. The latter facilitates a more exhaustive control of your manufacturing process. Once the EUMs are prefabricated, These can be easily transported due to their reduced weight, and the final structure can be assembled in situ by assembling, welding, fixing with connecting elements or stacking the necessary modular elements. d) The particularities of the designed electrolysis process make it possible to avoid, or at least reduce, certain possible impacts that occur with other systems and, at the same time, generate chemical species that are considered beneficial for living organisms in the marine environment. The use of carbon steel or iron anodes prevents the generation of chlorine gas in the manufacturing area, as well as partially reduces the acidification of the liquid medium in the vicinity of the electrolysis area. These two circumstances contribute to the minimization of risks in the manufacturing process. The products of the anodic electrochemical reaction, which are iron ions (Fe2 + and Fe3 +), have been recognized as species that favor the development of phytoplankton (Geider & La Roche, 1994). This last advantage is particularly relevant for cases where the manufacturing process is in situ in the marine environment itself. e) In the electrolysis process, they work with elements with a large mesh size that allow maintaining a greater homogeneity of the current lines, favoring the homogeneous growth of the calco-magnesian coating. In this way, they obtain a double utility of using the same ferrous element in both electrodes, which allows the oxidation of the anode, releasing positive ions (cations) from the iron and forming corrosion products of said chemical element. Iron cations have been found to favor phytoplankton (Geider & La Roche, 1994), being, therefore, a non-harmful element, as well as an added value to the ultimate purpose of the present invention.
La presente invención soluciona los problemas descritos en el estado de la técnica ya que proporciona un sistema conformado a partir de elementos modulares obtenidos con un reducido peso de la estructura, facilidad de transporte y colocación, o fondeo, y una interacción favorable con el medio marino al facilitar la adhesión de especies a la estructura, y el libre acceso y circulación de animales acuáticos a través de la misma, generando espacios que permiten la protección y el desarrollo de numerosas especies vivas.The present invention solves the problems described in the state of the art since it provides a system formed from modular elements obtained with a reduced weight of the structure, ease of transport and placement, or anchoring, and a favorable interaction with the marine environment. by facilitating the adhesion of species to the structure, and the free access and movement of aquatic animals through it, generating spaces that allow the protection and development of numerous living species.
Así pues, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a una UE como un sistema que comprende al menos dos electrodos, donde uno es un cátodo metálico, que una vez finalizada la electrólisis constituirá el EUM, y un ánodo o varios ánodos de hierro, donde los electrodos están en disposición concéntrica o paralela, y con una separación entre ellos fija y equidistante, sin que se produzca contacto en ningún momento entre ellos, donde pueden emplearse elementos separadores de material no conductor que permitan estas restricciones en caso de que la UE no sea totalmente rígida por sí misma.Thus, in a first aspect, the present invention refers to a UE as a system that comprises at least two electrodes, where one is a metallic cathode, which once the electrolysis is finished will constitute the EUM, and an anode or several anodes of iron, where the electrodes are in a concentric or parallel arrangement, and with a fixed and equidistant separation between them, without contact at any time between them, where separating elements of non-conductive material can be used that allow these restrictions in the event that the EU is not totally rigid on its own.
En una realización preferente, la separación entre electrodos es de mínimo 1 cm, siempre que se garantice el flujo iónico entre electrodos.In a preferred embodiment, the separation between electrodes is at least 1 cm, provided that ionic flow between electrodes is guaranteed.
En una realización preferente, la separación entre electrodos es de mínimo 5 cm.In a preferred embodiment, the separation between electrodes is at least 5 cm.
El EUM es un elemento metálico, que puede adoptar cualquier forma geométrica, sobre el que se obtiene un recubrimiento duro de una capa de carbonato cálcico e hidróxido magnésico, de superficie irregular y naturaleza porosa, que favorece la adhesión de organismos del bentos marino sésil (principalmente suspensívoros) que actúan como biofiltros.EUM is a metallic element, which can adopt any geometric shape, on which a hard coating of a layer of calcium carbonate and magnesium hydroxide is obtained, with an irregular surface and porous nature, which favors the adhesion of sessile marine benthos organisms ( mainly suspensivores) that act as biofilters.
En una realización preferente, el sustrato preferente para la fabricación del EUM es una malla electrosoldada de barras de pequeño diámetro y con una luz de malla del orden de 10 a 15 cm. Dicha malla electrosoldada es conformada para la obtención de cualquier geometría, forma y dimensiones que puedan ser las más adecuadas para la aplicación final.In a preferred embodiment, the preferred substrate for the manufacture of the EUM is an electrowelded mesh of bars of small diameter and with a mesh size of the order of 10 to 15 cm. Said electrowelded mesh is shaped to obtain any geometry, shape and dimensions that may be the most suitable for the final application.
En una realización preferente, el sustrato preferente para la fabricación del EUM es de acero al carbono.In a preferred embodiment, the preferred substrate for manufacturing EUM is carbon steel.
En una realización preferente, el sustrato para el EUM está constituido por cualquier otro elemento o estructura metálica básica, tales como barras metálicas (o agrupaciones de barras soldadas o atornilladas), láminas o planchas metálicas, estructuras tipo viga, etc.In a preferred embodiment, the substrate for the EUM is made up of any other basic metal element or structure, such as metal bars (or groupings of welded or bolted bars), metal sheets or plates, beam-type structures, etc.
Mediante la agrupación de varios EUM con la forma y tamaño adecuados se puede construir, de forma modular, cualquier estructura más compleja que sea necesaria para aplicaciones tales como sistemas de biofiltros (restauración de ecosistemas marinos), arrecifes artificiales, estructuras para el submarinismo recreativo, etc.By grouping several EUMs with the appropriate shape and size, any more complex structure that is necessary for applications such as biofilter systems (restoration of marine ecosystems), artificial reefs, structures for recreational diving, can be built in a modular way, etc.
Se suelda cableado eléctrico independiente para el o los ánodos y para el cátodo, a fin de poder establecer un flujo de corriente eléctrica continua entre los elementos cuando éstos se encuentran sumergidos en un medio conductor.Separate electrical wiring is soldered for the anode (s) and for the cathode, in order to be able to establish a flow of continuous electrical current between the elements when they are immersed in a conductive medium.
El suministro de corriente continua a la UE puede ser por transformación de la red convencional, por paneles fotovoltaicos directamente o mediante el uso de acumuladores de energía eléctrica o baterías.The supply of direct current to the EU can be by transforming the network conventional, by photovoltaic panels directly or through the use of accumulators of electrical energy or batteries.
La UE se dispone sumergida en el mar, o en un medio salino, y se conecta a la corriente. The EU is submerged in the sea, or in a saline environment, and is connected to the current.
La electrólisis se lleva a cabo a densidades de corriente bajas, es decir, por debajo de los 2 mA/cm2. La intensidad aplicada se determina teniendo en cuenta el área superficial del cátodo (EUM).Electrolysis is carried out at low current densities, that is, below 2 mA / cm2. The applied intensity is determined taking into account the cathode surface area (EUM).
El espesor de la capa de depósito del material calcáreo o calco-magnesiano tiene una relación lineal con el tiempo de aplicación de la corriente.The thickness of the deposit layer of the calcareous or calco-magnesian material has a linear relationship with the time of application of the current.
El tiempo de formación del depósito calcáreo o calco-magnesiano es variable, según las necesidades de uso posteriores del EUM, con un mínimo de unos 30 días en adelante. The formation time of the calcareous or calco-magnesian deposit is variable, depending on the needs of subsequent use of the EUM, with a minimum of about 30 days onwards.
Durante el tiempo de electrólisis, el o los ánodos se disuelven parcialmente en forma de cationes hierro que sirven de alimento al fitoplancton y forman productos de corrosión de dicho elemento químico, siendo dichas especies inocuas para el medio marino. During the electrolysis time, the anode (s) partially dissolve in the form of iron cations that serve as food for the phytoplankton and form corrosion products of said chemical element, said species being harmless to the marine environment.
Concluida la formación del depósito calcáreo o calco-magnesiano, la UE se extrae del medio salino, se retira el cableado, el o los ánodos y los elementos separadores, obteniendo el EUM recubierto y listo para su utilización, bien de forma individual, bien en combinación o agrupación de otros EUM, dando lugar a la ER.After the formation of the calcareous or calco-magnesian deposit, the UE is extracted from the saline medium, the wiring, the anode (s) and the separating elements are removed, obtaining the EUM coated and ready for use, either individually or in combination or grouping of other EUMs, leading to ER.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un conjunto de figuras que, con carácter ilustrativo y no limitativo, representan el proceso de fabricación de un EUM de forma cilíndrica:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of figures is attached as an integral part of said description, which, with an illustrative and non-limiting nature, represent the process of manufacture of a cylindrical EUM:
Figura 1.- UE en la que constan los elementos de la invención formados por los ánodos interno y externo, el cátodo (EUM sin depósito calcáreo) y los elementos no conductores que mantienen las estructuras concéntricas. Vistas en perspectiva y en planta. UE de tres electrodos: Ánodo externo 1, ánodo interno 3, EUM 2 sin depósito y elementos separadores 4. Figure 1 .- UE containing the elements of the invention formed by the internal and external anodes, the cathode (EUM without calcareous deposit) and the non-conductive elements that maintain the concentric structures. Perspective and plan views. Three-electrode UE: External anode 1, Internal anode 3, EUM 2 without reservoir and separator elements 4.
Figura 2.- Conexiones eléctricas de los elementos de la UE de tres electrodos: ánodo externo 1 y ánodo interno 3 al polo positivo de la fuente de alimentación 8 a través de los cables conductores 5 y 7, y cátodo o EUM 2 sin depósito al polo negativo de la fuente de alimentación 8 a través del cableado eléctrico 6. Figure 2 .- Electrical connections of the elements of the UE of three electrodes: external anode 1 and internal anode 3 to the positive pole of the power supply 8 through the lead wires 5 and 7, and cathode or EUM 2 without reservoir to the negative pole of the power supply 8 through the electrical wiring 6.
Figura 3.- UE de tres electrodos sumergido en agua de mar o salina, durante el proceso de recubrimiento calcáreo o calco-magnesiano. Figure 3 .- UE of three electrodes immersed in sea or saline water, during the calcareous or calco-magnesian coating process.
Figura 4.- UE de tres electrodos con el EUM recubierto con un depósito calcáreo o calco-magnesiano. Aparecen los elementos de la invención formados por los ánodos externo 1 e interno 3, el EUM 2 recubierto y los elementos separadores 4 no conductores que mantienen las estructuras concéntricas. Vistas en perspectiva y en planta. Figure 4.- UE of three electrodes with the EUM coated with a calcareous or calco-magnesian deposit. The elements of the invention appear formed by the external 1 and internal 3 anodes, the coated EUM 2 and the non-conductive separating elements 4 that maintain the concentric structures. Perspective and plan views.
Figura 5.- EUM 2, cubierto por el depósito calcáreo o calco-magnesiano, desprovisto de los ánodos externo e interno y de los elementos no conductores. Figure 5 .- EUM 2, covered by the calcareous or calco-magnesian deposit, devoid of external and internal anodes and non-conductive elements.
Figura 6.- Recreación de una agrupación de seis EUM 2 de forma cilíndrica, en su disposición final como ER. Después de ser recubiertas las superficies de la ER por organismos del bentos marino sésil la estructura podría ser utilizada como sistema de biofiltración. Figure 6 .- Recreation of a grouping of six EUM 2 of cylindrical shape, in their final arrangement as ER. After being coated the ER surfaces by sessile marine benthos organisms, the structure could be used as a biofiltration system.
Figura 7.- Ejemplos de ER con distintas geometrías. Figure 7 .- Examples of ER with different geometries.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
En la presente sección, y a la vista de las figuras mostradas anteriormente, se describe la realización preferente de la invención para el caso de un EUM de forma cilíndrica fabricado a partir de mallazo de acero al carbono. Se describe con detalle el caso de utilización de dos ánodos, uno de diámetro mayor que el EUM 2 que sería el ánodo externo 1, y otro de diámetro menor que el EUM 2 que sería el ánodo interno 3. No obstante, cabe destacar que es posible la fabricación de este tipo de EUM utilizando únicamente un solo ánodo, en cuyo caso no se utiliza el ánodo interno 3.In this section, and in view of the figures shown above, the preferred embodiment of the invention is described for the case of a cylindrical EUM manufactured from carbon steel mesh. The case of using two anodes is described in detail, one with a diameter greater than the EUM 2 which would be the external anode 1, and the other with a smaller diameter than the EUM 2 which would be the internal anode 3. However, it should be noted that it is It is possible to manufacture this type of EUM using only a single anode, in which case the internal anode 3 is not used.
Para la fabricación de la UE los electrodos, fabricados a partir de mallazos de acero con luz de malla de 15 cm y diámetro de barra de 0.5 cm, son moldeados en forma de cilindros de 60 cm (ánodo de diámetro mayor), 50 cm (EUM 2) y 40 cm de diámetro (ánodo de diámetro menor), respectivamente, con una altura de 105 cm, en los tres casos. Los tres electrodos se disponen de forma concéntrica, siendo el primer ánodo el cilindro más pequeño (40 cm de diámetro), concéntrico a éste el cátodo (50 cm de diámetro) y el más externo, un segundo ánodo (60 cm de diámetro). La separación mínima entre electrodos es de 1 cm, concretamente es de 5 cm.For the EU manufacture, the electrodes, made from steel mesh with a mesh size of 15 cm and a bar diameter of 0.5 cm, are molded into cylinders of 60 cm (anode with the largest diameter), 50 cm ( EUM 2) and 40 cm in diameter (anode of smaller diameter), respectively, with a height of 105 cm, in the three cases. The three electrodes are arranged concentrically, with the first anode being the smallest cylinder (40 cm in diameter), concentric to it the cathode (50 cm in diameter) and the outermost, a second anode (60 cm in diameter). The minimum separation between electrodes is 1 cm, specifically it is 5 cm.
Fabricados los tres elementos cilíndricos que conforman la UE, como elementos separadores 4 se utilizan cruces de tubería de PVC para hacer más rígida la estructura e impedir que, por la acción de corrientes marinas o golpes fortuitos, puedan llegar a tocarse entre sí los tres cilindros (Figura 1).The three cylindrical elements that make up the EU have been manufactured, as separating elements 4 PVC pipe crosses are used to make the structure more rigid and prevent the three cylinders from touching each other due to the action of sea currents or accidental blows. (Figure 1).
Se sueldan cables de corriente, blindados y aislados, a cada uno de los cilindros (Figura 2). Los ánodos externos 1 e interno 3 se conectan al polo positivo de la fuente de alimentación mediante cableado eléctrico 5 y 7 y el cátodo o EUM 2 sin recubrimiento se conecta al polo negativo de la fuente de alimentación mediante cableado eléctrico 6. Shielded and insulated current cables are welded to each of the cylinders (Figure 2). The external 1 and internal 3 anodes are connected to the positive pole of the power supply by electrical wiring 5 and 7 and the cathode or uncoated EUM 2 is connected to the negative pole of the power supply by electrical wiring 6.
Se sumerge la UE, en agua de mar o en un medio líquido salino (Figura 3).The DU is immersed in seawater or in a saline liquid medium (Figure 3).
Se establece una densidad de corriente de trabajo por debajo de 1 mA/cm2 en el EUM. La intensidad fijada en la fuente de alimentación se calcula en base a dicha densidad de corriente que circula por el EUM, teniendo en cuenta el área superficial de éste, calculada en base al diámetro nominal de las barras y alambres que lo conforman. Set a working current density below 1 mA / cm2 in the EUM. The intensity set in the power supply is calculated based on the current density that circulates through the EUM, taking into account its surface area, calculated based on the nominal diameter of the bars and wires that make it up.
Se fija el tiempo de recubrimiento en dos meses, siendo la velocidad de depósito constante. El espesor del recubrimiento a obtener se sitúa en aproximadamente 3 mm. La composición del recubrimiento obtenido tiene una proporción de calcita:aragonito de 1:1 lo que mejora las propiedades del depósito y su dureza. Además, no suele contener hidróxido de magnesio.The coating time is set at two months, the depositing speed being constant. The thickness of the coating to be obtained is approximately 3 mm. The composition of the coating obtained has a calcite: aragonite ratio of 1: 1, which improves the properties of the deposit and its hardness. In addition, it does not usually contain magnesium hydroxide.
Concluido el tiempo establecido para la formación del depósito se extrae la UE con el EUM 2 recubierto, sobre el que puede observarse el depósito calcáreo (Figura 4). Once the time established for the formation of the deposit has concluded, the DU is extracted with the EUM 2 coated, on which the calcareous deposit can be observed (Figure 4).
Se retiran los ánodos 1 y 3 y los cruces de tubería de PVC, quedando sólo el EUM 2 recubierto.The anodes 1 and 3 and the PVC pipe crossings are removed, leaving only the coated EUM 2.
La ER definitiva (Figura 6) se monta in situ por ensamblaje o unión de los EUM requeridos.The final ER (Figure 6) is assembled on-site by assembling or joining the required EUMs.
Ejemplo 1Example 1
Se ha realizado una experiencia de estudio en la fijación de macro-biofouling sésil (biofiltradores) en el Puerto de Alicante, sobre mallas carbonatadas tratadas por electrólisis y mallas metálicas no tratadas (control), con tres réplicas. Las conclusiones obtenidas en los tres primeros meses de fondeo (octubre-enero) han sido:A study experience has been carried out in the fixation of sessile macro-biofouling (biofiltrators) in the Port of Alicante, on carbonated mesh treated by electrolysis and untreated metallic mesh (control), with three replications. The conclusions obtained In the first three months of funding (October-January) they have been:
1. Se han encontrado un total de 37 taxones diferentes, apareciendo un 94.6% (35 taxones) en los sustratos con carbonato, y sólo un 40.5% (15 taxones) en los controles, destacando Bryozoa con 11 especies.1. A total of 37 different taxa have been found, with 94.6% (35 taxa) appearing in the carbonate substrates, and only 40.5% (15 taxa) in the controls, highlighting Bryozoa with 11 species.
2. Todas las especies, a excepción de Conopeum seurati y Bugulina fulva, han aparecido en el sustrato carbonatado; y 22 especies sólo han aparecido en éste.2. All species, with the exception of Conopeum seurati and Bugulina fulva, have appeared in the carbonate substrate; and 22 species have only appeared in this one.
3. El sustrato carbonatado ha presentado una mayor biodiversidad y un estadio sucesional más desarrollado (índices de Shannon y equitatividad de Pielou superiores).3. The carbonate substrate has presented greater biodiversity and a more developed successional stage (higher Shannon indices and Pielou equitability).
4. Se han encontrado mayores abundancias en el sustrato carbonatado, pero no se han observado diferencias significativas para la cobertura.4. Greater abundances have been found in the carbonate substrate, but no significant differences have been observed for coverage.
5. Las esponjas y ascidias, y la mayoría de los bivalvos (todos organismos filtradores), solamente han aparecido en el sustrato carbonatado, lo que supone un material adecuado para construir biofiltros.5. Sponges and sea squirts, and most bivalves (all filter feeders), have only appeared in the carbonate substrate, which is a suitable material to build biofilters.
6. Estos primeros resultados conducen a evaluar positivamente las estructuras electrolíticas carbonatadas, ya que pueden ser sustratos con un gran potencial como material para la construcción de arrecifes artificiales. Han presentado una mayor diversidad y reclutamiento de especies comparado con el hierro no tratado. 6. These first results lead to a positive evaluation of carbonate electrolytic structures, since they can be substrates with great potential as a material for the construction of artificial reefs. They have presented a greater diversity and recruitment of species compared to untreated iron.
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