EQUIPO AUTONÓMO PARA LA MEDICIÓN DE PH EN AGUA DE MAR.
Equipo autónomo para la medición de pH en agua de mar.
La presente invención se refiere a un equipo autónomo para la medición de pH del tipo sensor de medida del pH en medio marino caracterizado porque comprende elementos que permiten la inyección de la muestra e indicador (4) independiente de condiciones ambientales externas,
elementos para facilitar la eliminación de burbujas (6), elementos para eliminar los efectos de cambio de presión (16) debidos al movimiento del equipo en medio acuático y elementos electrónicos (17) que permiten reducir el consumo eléctrico. La presente invención proporciona un equipo autónomo para la medida del pH en aguas superficiales y profundas capaz de tomar medidas a diferentes profundidades y suministrar los datos en tiempo real.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201001476.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: CARDONA CASTELLANO,Pedro, SIRUELA MATOS,Víctor, GONZÁLEZ DÁVILA,Melchor, SANTANA CASIANO,Juana Magdalena.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01N33/18 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › agua.
Fragmento de la descripción:
Equipo autónomo para la medición de pH en agua de mar
La presente invención se refiere a un equipo autónomo para la medición de pH del tipo sensor de medida de pH en medio marino.
El pH de las aguas superficiales ha disminuido 0.1 unidades desde el inicio de la revolución industrial, en el siglo XIX, y continuará disminuyendo como consecuencia del incremento de las emisiones de dióxido de carbono, alcanzándose valores al final de este siglo de 0.2-0.3 unidades menores que los actuales (Orr et al., 2005) . Esta disminución podrá tener un gran impacto en los ecosistemas marinos y además podría resultar en una disminución de la capacidad de captación de C02 por parte de los océanos (Sabine et al., 2004) , afectando al ciclo global del carbono orgánico e inorgánico (Feely et al., 2004) . Las medidas realizadas en estaciones de series temporales oceánicas de larga escala confirman una disminución por década de 0.02 unidades de pH (IPCC, 2007; Santana-Casiano et al., 2007) . Para comprender y predecir el intercambio de carbono atmósfera-océano y desde las aguas superficiales hacia las más profundas se necesita disponer de nuevos y mejorados equipos autónomos que sean capaces de determinar con gran precisión y alta resolución temporal los parámetros característicos del sistema del carbono, es decir, pH, alcalinidad total del agua de mar, contenido de carbono inorgánico total disuelto y presión parcial del dióxido de carbono (pC02) .
Actualmente las medidas puntuales del pH de las aguas superficiales y profundas se llevan a cabo mediante sistemas de medida espectrofotométrica instalados en barcos oceanográficos. El mantenimiento de las observaciones a través de campañas oceanográficas es una actividad altamente costosa y que depende en gran medida de la disponibilidad de barcos capaces de trabajar en las aguas Atlánticas. Para reducir costes y mantener un registro de datos a larga escala capaces de predecir futuras tendencias, ante un mundo en cambio, una posible solución podría ser el establecimiento de una red de estaciones fijas oceánicas haciendo uso de boyas ancladas, en puntos estratégicos oceánicos (p.ej. plataformas oceánicas) , capaces de realizar medidas de alta frecuencia y resolución diaria de pH y pC02, para ello se requiere de nuevos equipos autónomos de medida capaces de tomar medidas a diferentes profundidades y que, mediante telemetría, suministre datos en tiempo real.
La presente invención proporciona un equipo autónomo para la medida del pH en aguas
superficiales y profundas capaz de tomar medidas a diferentes profundidades y suministrar los datos en tiempo real.
Antecedentes de la invención
Nakano y col. (2006) desarrollaron un sistema espectrofotométrico capaz de obtener perfiles verticales de pH y pC02 en los primeros 1000 m de profundidad desde un barco oceanográfico. En este mismo sentido, el instrumento SEAS diseñado por el grupo liderado por R. Byme (Liu et al., 2006) permite la medida de pH y otros parámetros del sistema de carbonato en agua de mar y dulce con una precisión de ±0.0014 en la columna de agua de mar. Ambos sistemas presentan un alto consumo energético lo que los hace válidos para su utilización en barcos oceanográficos y limita su uso en boyas oceanográficas.
El sensor SAMI-pH (Submersible Autonomous Moored Instrument, instrumento sumergible autónomo de anclaje) mejorado respecto a una primera versión (DeGrandpre et al., 1995; Martz et al., 2003) utiliza un nuevo sistema de célula de flujo, de mezcla y de detección (Seidel et al., 2008) . La compañía Sunburst Sensor, LC fabrica este sensor utilizando m-Creso! Púrpura como indicador, un mezclador estático comercial en lugar de un tubo enrollado para la mezcla del indicador y la muestra, y una cubeta de flujo tipo Z comercial. El sistema espectrofotométrico de detección se reemplaza por tres fotodiodos detectores de sílice con filtros de interferencia conectados a la célula de flujo por fibra óptica. En el nuevo diseño se utiliza una bomba solenoide de pulso de 50 !-!1 de baja potencia que impulsa la muestra y el indicador hacia la cubeta de medida.
La patente US5283767A describe un perfilador oceanográfico que se desplaza a distintas
profundidades midiendo temperatura, salinidad (conductividad) , etc., con la inclusión
actual de un sensor de oxígeno, que emite datos vía satélite. No mide pH ni otros
parámetros del carbono.
La patente US6356205B 1 describe un sistema de monitorización de la calidad del agua de pozos pero que no lleva asociado el desarrollo de un sensor de pH.
La patente ES2209641Al describe un sistema de adquisición remota de datos oceanográficos que consiste en una boya autónoma para el registro de las variables en
estudio bajo el control de un operador remoto o un centro de procesamiento de datos. Sin
embargo no se desarrolla un sensor, y en particular no se diseña un sensor de medida del
pH. Por otro lado la patente US20050207939 describe un sistema para la medición de la calidad del agua que comprende una pluralidad de sensores incluyendo uno de nivel de pH pero que se corresponde con uno comercial electroquímico que usa un electrodo combinado con 5 membrana de epoxi no aplicable al medio marino. Las principales características del equipo autónomo para la medición de pH en agua de mar, que se pretende proteger, que no están recogidas en el estado de la técnica son que permite actuar de forma inteligente para detectar cambios de presión debido a los movimientos aleatorios de las boyas oceanográficas y contrarrestarlos, detecta y elimina las burbujas de 1 O aire que interfieren en la medida y produce medidas independientes tanto de los efectos del indicador sobre el valor real de la muestra como de la antigüedad del indicador. Sumario de la invención La presente invención se refiere a un equipo autónomo para la medición de pH del tipo sensor de medida del pH en medio marino caracterizado porque comprende elementos que 15 permiten la inyección de la muestra e indicador ( 4) independiente de condiciones ambientales externas, elementos para facilitar la eliminación de burbujas (6) , elementos para eliminar los efectos de cambio de presión (16) debidos al movimiento del equipo en medio acuático y elementos electrónicos (17) que permiten reducir el consumo eléctrico. De acuerdo con la invención la mezcla de indicador y muestra se realiza mediante un tubo 20 enrollado (4) de 2 metros de largo y 0, 3 mm de diámetro interno para la mejora de la mezcla y distribución del indicador, encontrándose situado en el interior de un bloque metálico en contacto directo con las paredes del equipo para conservar la temperatura inicial de la muestra. Es característica, así mismo, de la invención el que se sitúa un tubo ( 6) de 8 mm de largo y 25 1 O cm de largo entre la cubeta de medida (7) y la bomba peristáltica (1) para amortiguar los efectos pulsantes de la bomba peristáltica (1) y facilitar la eliminación de burbujas bajo la acción de vacío sobre el equipo. También es característica de la invención que la bomba peristáltica (1) dispone de un segundo canal ( 16) que aísla el agua a ser analizada, para eliminar efectos de cambios de 30 presión debido al movimiento del equipo en medio marino.
De acuerdo con la invención el equipo autónomo dispone de un sensor de presión (10)
situado entre la bomba peristáltica (1) y el tubo ( 6) situado después de la cubeta de medida (7) , que regula la presión a un valor inferior a la presión externa.
Es característica, así mismo, de la invención que el equipo autónomo dispone de un sistema
electrónico ( 17) que controla todas las funciones del equipo y que permite la realización de
más de 40 medidas de pH a diferentes cantidades de indicador para una misma muestra y
elimina el efecto del indicador en la lectura final del pH.
También es característica de la invención que el equipo autónomo emplea como fuente
lumínica una lámpara espectrofotométrica (12) , ya que incrementa...
Reivindicaciones:
1. Equipo autónomo para la medición de pH del tipo sensor de medida del pH en medio marino caracterizado porque comprende elementos que permiten la inyección de la muestra e indicador (4) independiente de condiciones ambientales externas, elementos para facilitar la eliminación de burbujas (6) , elementos para eliminar los efectos de cambio de presión (16) debidos al movimiento del equipo en medio acuático y elementos electrónicos (17) que permiten reducir el consumo eléctrico.
2. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de indicador y muestra se realiza mediante un tubo enrollado (4) de 2 metros de largo y 0, 3 mm de diámetro interno para la mejora de la mezcla y distribución del indicador.
3. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 2, caracterizado porque el tubo de mezcla (4) se encuentra situado en el interior de un bloque metálico en contacto directo con las paredes del equipo para conservar la temperatura inicial de la muestra.
4. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque se sitúa un tubo ( 6) de 8 mm de largo y 1 O cm de largo entre la cubeta de medida (7) y la bomba peristáltica (1) para amortiguar los efectos pulsantes de la bomba peristáltica (1) y facilitar la eliminación de burbujas bajo la acción de vacío sobre el equipo.
5. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque la bomba peristáltica (1) dispone de un segundo canal (16) que aísla el agua a ser analizada, para eliminar efectos de cambios de presión debido al movimiento del equipo en medio manno.
6. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un sensor de presión (10) situado entre la bomba peristáltica (1) y el tubo (6) situado después de la cubeta de medida (7) , que regula la presión a un valor inferior a la presión externa.
7. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un sistema electrónico ( 17) que permite la realización de más de 40 medidas de pH a diferentes cantidades de indicador para una misma muestra y elimina el efecto del indicador en la lectura final del pH.
8. Equipo autónomo para la medición de pH según reivindicación 1, caracterizado porque emplea como fuente lumínica una lámpara espectrofotométrica (12) , ya que incrementa la intensidad de luz emitida en el rango bajo visible (380-450 nm) y facilita la realización de espectros totales.
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