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1. WO2020124278 - CENTRO DE CULTIVO MOVIL DE ALTAMAR PARA DESARROLLAR ESPECIES HIDROBIOLOGICAS

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CENTRO DE CULTIVO MOVIL DE ALTAMAR PARA DESARROLLAR ESPECIES HIDROBIO LOGICAS

MEMORIA DESCRIPTIVA

Durante las últimas décadas del siglo XX, se masificó el uso de diversos artefactos navales, balsas flotantes y jaulas a nivel mundial en la crianza, engorda y producción de especies hidrobiológicas, generando una gran actividad económica. Ha sido tradicionalmente el borde costero, asociado a zonas protegidas de oleajes, y corrientes marinas el preferido para situar las estructuras en dicha actividad.

Este posicionamiento de los cultivos en cercanías de costa y el constante uso de una determinada zona o área geográfica, generó entre otros problemas, el riesgo de contaminación producido por la propia actividad, con consecuencias para el medio ambiente y por efectos de contagio o contaminación por parte de agentes externos, tales como microalgas, aumento de temperatura del agua, enfermedades, disminución de oxígeno, etc.

Por otra parte, esta actividad productiva en cierta medida, ha generado conflictos sociales, por cuanto compite por el espacio natural que distintas comunidades utilizaban con fines de sustentación económica, conjuntamente con la generación de contaminación acústica y visual en algunos casos.

Así mismo, mantener posicionados los centros de cultivo en un lugar específico en cercanías de costa, necesariamente requiere de la utilización de un laborioso (intrincado y costoso) sistema de fondeo, que asegure la permanencia de los elementos flotantes en el área designada y que además constituye un componente crítico y de riesgo, ya que dependen todos los ejemplares confinados en el sistema asociado a ese fondeo. Esto requiere la utilización de anclajes mayores con características propias que inducen a la formación de fouling contaminante interfiriendo el fondo marino natural, situación que compite a su vez con los pescadores locales como se ha mencionado.

En adición a lo anterior, se debe considerar los efectos que el cambio climático ha generado, ya que las condiciones para la acuicultura están variando aleatoriamente en las actuales zonas que se consideraban aptas para esta actividad, haciendo cada vez más difícil el proyectar resultados productivos representativos en el futuro. Debido a esto, se diseñó este centro de cultivo móvil de altamar que permite moverse a medida que las condiciones de las zonas aptas para la acuicultura vayan cambiando producto del llamado Cambio Climático.

No obstante lo anterior, la necesidad mundial de producción de alimentos y especialmente de proteínas, continúa creciendo, por lo que se hace necesario contar con mejores espacios para satisfacer tanto la demanda actual como la futura. En este orden de ideas, el mar se presenta como la mejor opción de desarrollo, ya que cubre más del 70% de la superficie del planeta, y sólo se utiliza su borde costero.

Por otro lado, la necesidad de producir peces en forma sustentable para poder alimentar al creciente aumento de la población mundial, necesariamente implica la aplicación de nuevas tecnologías y técnicas que permitan acercar los diseños, dentro de lo posible, a generar condiciones que posean mayores semejanzas con las naturales de cada especie, razón por la cual, el cultivo en este tipo de naves intenta generar el espacio para cada especie en su estado natural manteniendo el comportamiento tipo cardumen oceánico.

Consecuente con lo anterior, en la actualidad, es posible desarrollar actividades económicas en la altamar, ya que a la luz del Derecho Internacional Marítimo, a nivel de relaciones internacionales y sus efectos, tratados vigentes y controversias sobre la explotación de los océanos en beneficio de las naciones, incluso aquellas que no posean mar, se permite desarrollar actividades económicas, sin interferencia con terceros estados, en atención a que se puede operar en la alta mar, sin afectar intereses económicos de terceros, dado que se considera dicho espacio como patrimonio de explotación de la humanidad.

De esta forma, se requiere contar con nuevas zonas de cultivos o engorda que permitan descomprimir la zona costera, de tal modo de lograr desarrollar la actividad en lugares donde las variables, químicas, biológicas y físicas aumenten la eficiencia en la productividad y por otro lado no afecten ni compitan con la porción de agua que por naturaleza ha sido utilizada por los pescadores o habitantes de las zonas costeras para alimentarse y/o subsistir.

Ahora bien, la tarea de un nuevo posicionamiento de la actividad productiva no se encuentra ajena a dificultades, ya que necesariamente ha de trasladarse a zonas oceánicas expuestas, o zonas de alta energía, zonas off-shore, o la altamar, para lo cual se torna necesario contar con centros de cultivos que sean capaces de enfrentar o alejarse de situaciones complejas desde el punto de vista de las condiciones meteorológicas adversas, las cuales han incrementado su intensidad durante las últimas décadas, aumentado el tamaño de olas, fuerza del viento, entre otros.

De esta forma, y sin perjuicio de que el concepto de acuicultura o confinamiento y engorda de especies hidrobiológicas en zonas expuestas ha sido abordado anteriormente por medio de otras estructuras o sistemas, la solución propuesta está constituida por un centro de cultivo móvil que funciona en superficie, de tamaño eficaz, fácil y rápido de trasladar, operar y mantener, eficiente respecto a los costos de construcción y operación, que permite el desarrollo de especies hidrobiológicas en zonas expuestas, con capacidad de variar el calado y forma de su fondo, capaz de navegar oportunamente de una posición o área de cultivo a otra, gracias a su sistema de propulsión, o de ser trasladada mediante remolque o carnereo por un remolcador de altamar a voluntad del operador, lo cual permite su traslado o su autotraslado a zonas óptimas ideales que mejoran las condiciones de cultivo, o alejándose de condiciones climáticas adversas como grandes oleajes, tormentas, huracanes, tifones, tsunamis u otros riegos asociados a vientos, corrientes o contaminación marina, teniendo muy presente el calentamiento global y sus efectos comprobados en el endurecimiento de las condiciones climáticas en el planeta. Su capacidad de tomar una boya, o utilización de un anclaje para su fondeo provisorio, reduce significativamente los tiempos de reacción, lo cual en definitiva permite desarrollar una crianza de las especies confinadas en las áreas donde naturalmente se desenvuelven, logrando, gracias a la variabilidad del tamaño del área de contención, que se produzca el efecto cardumen, ya que existe un contacto directo entre las especies contenidas y el agua, las corrientes, y los diversos elementos que la condicionan como temperatura, oxigenación, etc., ya que la capacidad de navegación del centro de cultivo, le permite navegar largas distancias, pudiendo incluso dirigirse no sólo a las áreas de crianza de mayor eficiencia, sino que además, posteriormente puede atracarse o acercarse en su caso directamente a las zonas de faenamiento, centros de consumo o distribución.

ESTADO DEL ARTE

Diversas soluciones han intentado dar una respuesta a las necesidades existentes hoy en día a los problemas descritos, sin que hasta a la fecha se haya podido responder de manera eficiente y segura a los desafíos que presentan las especiales condiciones de operación en las zonas denominadas Off Shore.

Durante décadas se han presentado modificaciones a los ya tradicionales centros de cultivos, intentando lograr una operación en aguas abiertas, como por ejemplo FR 2687286 que presenta una estructura acuática de crianza sumergible en mar abierto, que consta de un complicado y doblemente reforzado sistema de fondeo al fondo marino, el cual aseguraría la permanencia del mismo en un solo lugar y de manera definitiva, solución que no entrega por cierto respuestas en materia de movilidad, dada su particulares maniobras de fondeo.

En un intento de otorgar una cierta movilidad a los sistemas balsa/jaula tradicionales, se han presentado novedades como la intentada en ES 2002955 A6, en la que se presenta un sistema de jaulas convencionales capaces de operar en superficie o sumergidas, pero no en forma independiente, sino que adheridas a una estructura nodriza que las posiciona en forma permanente a un lugar determinado, sin que se logre una movilidad en su instalación u operación.

La adaptación de naves o artefactos navales ya existentes, también ha demostrado se ineficiente a la hora de dar solución a la problemática planteada, como por ejemplo ES 2208007 Al, solución que presenta modificaciones a un barco petrolero, al cual se le instalan una o más jaulas en lo que fuere sus bodegas de almacenaje, ideando un intrincado sistema de bombeo de agua marina para efectos de mantener a las especies almacenadas en su interior, con lo cual, como se ha dicho, no se obtiene soluciones estables ni permanentes, ya que dichas estructuras modificadas se encuentran limitadas al diseño y tamaño original del cual acceden.

Otras estructuras móviles para el confinamiento y crianza de peces han sido desarrolladas, como aquella presentada en CL 201601709, la cual logra solucionar parte de la problemática planteada, pero que dada su estructura flexible, pareciera no poseer el tiempo de respuesta necesario para reaccionar en forma rápida a un cambio de posición con motivo de una emergencia meteorológica, ya que presenta una solución sumergible ante tales eventos, sin contar con capacidad para variar el fondo o calado de sus mallas, sin contar con la posibilidad de ser carnereada dada la flexibilidad de su diseño.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención corresponde a un centro de cultivo móvil para el desarrollo de especies hidrobiológicas, manteniendo un comportamiento tipo cardumen en los peces confinados, capaz de operar en la altamar de cualquier océano del mundo, caracterizado por su capacidad para operar como unidad productiva sólo en superficie en zonas de mar abierto, denominadas internacionalmente como Offshore, gracias a la robustez de su construcción, y los materiales tales como acero naval y otros afines que permiten que la estructura pueda permanecer a flote, ya sea anclado, tomado a una boya o en desplazamiento, ya sea por cuenta propia, remolcado o por carnereo. El centro de cultivo se encuentra conformado por una estructura central tipo casco naval, cuya proa hidrodinámica permite cortar el oleaje oponiendo mínima resistencia actuando como deflector gracias a su diseño estructural disminuyendo la energía de impacto que debe enfrentar la estructura en su conjunto, además se encuentra reforzado por un marco o soporte perimetral, los cuales se conjugan con la utilización de mallas metálicas de alto peso, constituyendo así en un medio a flote apto para operar en la altamar.

Esto tres elementos, conforman a su vez el área de confinamiento de las especies, las cuales se comportan además como estructura conformando volumétricamente el centro de cultivo. Esta conformación puede alterarse, cambiando consecuencialmente el volumen de contención de las especies mediante un sistema de izamiento individual o colectivamente de las mallas desde el marco de soporte, permitiendo de esta forma ajustar la presentación hidrodinámica del centro de cultivo a la hora de navegar, disminuyendo su resistencia al agua, aumentando el avance, o para efectos del desarrollo de manejos u otras operaciones propias de la actividad de crianza tales como la cosecha de los peces y/o para manejos sanitarios o selección de peces, o con el objeto de navegar en aguas poco profundas al disminuir su calado, pudiendo por el contrario, desplegar a máxima capacidad las mallas permitiendo el comportamiento tipo cardumen de las especies confinadas en su interior generando mayor bienestar animal.

El poseer motorización propia y no depender de complicadas maniobras de fondeo para permanecer en una determinada posición, permiten al centro de cultivo navegar y trasladarse en forma oportuna y rápida hacia diferentes locaciones con el objeto de buscar las mejores condiciones de desarrollo de las especies, o evitar malas condiciones meteorológicas, traslado que además puede efectuarse por sí mismo o con ayuda de remolcadores de altamar, ya que se caracteriza por la robustez de su diseño, el cual permite su remolque o carnereo desde cualquier ángulo, pudiendo soportar el acople o el atraque de otras embarcaciones a su estructura.

Sin perjuicio de que el concepto y solución propuesta puede adoptar diversas formas de diseño, dentro de las que se incluye un casco central apoyado de brazos de estabilización, o dos o tres cascos tipo catamarán o trimarán, respectivamente, para efectos de visualizar la solución en este caso, y tal como se aprecia en la Figura 1., se presenta en un diseño de casco central (1) dentro del cual se ubican las zonas de habitabilidad, almacenaje, bodegaje y motorización, el cual cuenta con un marco de soporte de proyección lateral, (2) que otorga estabilidad y permite la generación del área de contención de las especies hidrobiológicas, soportando el uso de mallas metálicas y/o de alto peso, preferentemente construidas en base a aleación de cobre dadas sus condiciones antifoulling y de comportamiento estructural (3). Estos tres elementos, casco, marco de soporte y mallas metálicas y/o de alto peso, confluyen en el diseño de una manera única que permite el mantenimiento sin deformaciones importantes del área de contención de las especies hidrobiológicas en crianza o engorda, aun encontrándose en movimiento, pudiendo soportar las corrientes y oleajes propias de las zonas expuestas u Offshore, ya sea anclado o en movimiento.

Esta relación de tres elementos se ve beneficiada directamente con la capacidad de variar el calado de la estructura, gracias a su sistema de izamiento por paños individuales o simultáneos, el cual no sólo varía la presentación hidrodinámica de la estructura total, permitiendo el desarrollo de velocidades superiores de desplazamiento, gracias a la reducción de la superficie de contacto con el agua, sino que además permite y colabora al desarrollo de los diversos manejos que deben implementarse durante la crianza de las especie

La Figura 2. nos muestra en forma particular dos vistas de la estructura o casco central del artefacto (1), apreciándose la Unidad Contenedora Principal, encargada de otorgar flotabilidad al conjunto, el cual aporta las zonas de habitabilidad, almacenaje, bodegaje y motorización, contribuyendo además con el volumen para la contención de los elementos necesarios para el funcionamiento de todos los sistemas de navegabilidad, funcionamiento y operación del artefacto naval. Su diseño se caracteriza por su particular nivel de Flotación (2), el cual permite al artefacto, una vez en funcionamiento, y con la totalidad de la carga y suministros necesarios para su funcionamiento autónomo, que su primera cubierta sea sobrepasada por las grandes olas sin que su normal funcionamiento se vea afectado. En efecto, el Primer Nivel Estanco (3) posee la capacidad de ser sellado herméticamente, permitiendo así el paso de las olas en caso de haber mal tiempo, sin que esto perjudique de manera significativa la operación del artefacto naval, pudiendo operar de manera segura en condiciones climatológicas adversas. Consecuente con lo anterior, se aprecian las Pasarelas (4), las cuales, para la solución presentada en este caso, se posicionan a una altura de 4 metros desde el nivel de la primera cubierta sobre la línea de flotación y permiten el tránsito de personas de manera segura, a pesar de que el primer nivel sea eventualmente sobrepasado por las olas.

En la Habitabilidad de este sistema (5) se llevan a cabo las actividades necesarias para el funcionamiento de este artefacto naval, con zonas designadas para

habitaciones de descanso y recreación, comedores, zona de control de movimiento, faenas, y zona de monitoreo de las especies hidrobiológicas y su entorno.

La Figura 3 nos gráfica la Proa Rompe Olas, constituida por la punta o proa del cuerpo central del artefacto naval, la cual se encuentra diseñada para el cumplimiento de un doble propósito, ya que por una parte, y gracias a su diseño hidrodinámico, facilita los movimientos de autoposicionamiento y avance al trasladarse de un lugar a otro, ya sea por sí mismo, o en caso de ser remolcado, disminuyendo la resistencia de la estructura al agua, y por otra cumple una función de rompeolas al actuar dividiendo o cortando las masas de agua que se levantan en condiciones de mal tiempo en zonas oceánicas, disminuyendo así el efecto adverso de las olas sobre el artefacto naval y atenuando las grandes olas que pudieren sobrepasar el rompeolas (9). Su diseño permite la instalación de Bitas de Remolque (10), las cuales se encuentran incorporadas a la estructura principal, con el fin de que el sistema de contención pueda ser fácilmente remolcado en caso de requerir un traslado veloz o de maniobras en puertos o zonas donde dicho tipo de operaciones sean requeridas por la autoridad dado el tamaño de la misma. Por otra parte, y sin perjuicio de otros sistemas de apoyo en el extremo opuesto, o sus costados, también en la parte delantera de la estructura se observa un Ancla (11) con su respectiva maniobra, la que una vez desplegada, permite que el artefacto permanezca quieto en su posición sin necesidad de motorización anexa, quedando orientada naturalmente siempre con su Proa Rompe Olas hacia la dirección que más lo beneficie de acuerdo a las condiciones climáticas y corrientes marinas y viento, con lo cual no sólo se logra una considerable reducción de los costos de mantenimiento de posición, sino que además evita la realización de las tradicionales costosas maniobras de fondeo permanente que los actuales centros de cultivos costeros requieren.

En la Figura 4 podemos visualizar el Marco Soporte perimetral (2.1), el cual cumple una función estahiliz adora por una parte, y de sujeción y soporte para las mallas metálicas y/o de alto peso, protegiendo así las especies hidrobiológicas contenidas, y de estabilización del sistema, ya que gracias a su diseño, nivela y soporta las fuerzas del movimiento de restauración de las olas, neutralizando el rolido dando estabilidad que permite recorrer todo el artefacto para efectos de operación y mantención. Así mismo se aprecian los Soportes Transversales (2.2) que estructuran el sistema, conectando y fortaleciendo la unión entre el cuerpo central y los soportes perimetrales. Estos elementos transversales son huecos, de panel con forro panelizados conectados al casco o estructura central mediante elementos fuertes por medio de conectores. Gracias a su diseño hueco, permiten la inspección desde el interior de la propia estructura, sirviendo además como vía de conexión peatonal hacia el marco perimetral y redes.

Las mallas metálicas y/o de alto peso se ilustran en la Figura 5., las cuales presentan una alta resistencia exteriores que sirven de contención extema para mantener las especies hidrobiológicas en sus lugares de crecimiento, al mismo tiempo que ofrecen protección a las mismas de eventuales depredadores.

Esta mallas (3.1) son construidas preferentemente con aleaciones de cobre, dada las características propias de ese metal, debiendo la estructura ser lo suficientemente reforzada, ya que dichas mallas tienen un peso aproximado que va entre los 0.5 Kg a los 12 Kg por metro cuadrado, lo cual genera un peso de entre 40 y 400 toneladas métricas dependiendo del tamaño de construcción, el cual para la solución propuesta y sin perjuicio de que puede variar a requerimiento del usuario final, se presenta con una eslora que va entre los 90m y los 250m. La estructura se presenta además con mallas divisorias o de subdivisión (3.2), las cuales aíslan a criterio del usuario final las especies en distintos compartimientos, en caso de ser necesario. De la misma forma, y a requerimiento del usuario, la solución puede operar con una sola gran malla que circunda todo el perímetro de la estructura, o las subdivisiones que se desee o que sean necesarias según la especie hidrobiológica que se pretenda confinar y/o engordar. La conexión de dichas mallas con la estructura principal se realiza mediante cabos, conectores u otro sistema afín que evite que la malla se desprenda o colapse ante los oleajes o los requerimientos normales o climáticos que esta estructura pudieren enfrentar durante todo su operación (3.3). Sin perjuicio de que este tipo de mallas pueden ser más o menos rígidas o flexibles, dispuestas en paneles, en rollo, o por parches o secciones, para la solución propuesta se muestran de forma de rollos desplegados y unidos entre sí. También generan la posibilidad de mediante tensores y retenidas, alterar a voluntad la forma estructural del casco compuesto por las mallas, mediante la variación geométrica por efectos de la maniobra diseñada para tal efecto y disminuir o aumentar el volumen de la malla sumergida, generando condiciones mejores para el avance del artefacto o mejorar condiciones de las especies en confinamiento.

Por otra parte, gracias a que este tipo de mallas se comportan de forma estructural al estar sumergidas (3.4), mantienen el volumen de contención al momento de que el centro de cultivo se traslada de un lugar a otro, o debe soportar corrientes marinas, o se enfrenta a situaciones climatológicas adversas (3.5).

La motorización del artefacto se ilustra en la Imagen 6, el cual está constituido en la solución propuesta por un motor principal y dos auxiliares, todos los cuales en conjunto o separadamente tienen la función de otorgar la capacidad de que el sistema de cultivo y/o engorda pueda trasladarse de un lugar a otro, para efectos de evitar condiciones climáticas adversas, o simplemente en búsqueda de las condiciones óptimas de crianza y/o engorda de las especies hidrobiológicas en su interior.

El motor principal de propulsión (12) se encuentra situado al interior de la parte posterior del casco central, ubicado directamente debajo el área destinada a su mantenimiento (14), ya que por medio de un sistema de sujeción variable, este puede ser elevado desde su posición de funcionamiento hasta el área de trabajo, lo cual permite desarrollar las maniobras de mantenimiento en el lugar donde el artefacto se encuentre, sin necesidad de recalar la estructura en puerto u otro.

Del mismo modo se aprecian dos motores en los costados del marco soporte perimetral (13), que para la presente solución, se presentan del tipo eléctrico, alimentados por una planta generadora suficiente, localizada en la estructura central (15), la cual no sólo es la encargada de proporcionar energía para estos motores auxiliares, sino que además para el resto de los sistemas del artefacto.

En la Figura 7 se describe el sistema de movilidad, levante y cambio de volumen del casco sumergido, normalmente conocido como obra viva de una embarcación, buque o artefacto naval. El numeral 16 muestra una zona reforzada y adosada al fondo de un sector de las mallas que constituyen el casco, que permite recibir los esfuerzos del sistema de recogida o levante del volumen del casco de malla, lo que provoca en definitiva la disminución de la obra viva de la nave.

Se aprecia a su vez la faja o eslinga de material no metálico (17), que gracias a su unión con la franja reforzada (16), permite el recoger y acortar dicha eslinga, sin lesionar las mallas metálicas por roce, dada su condición no metálica y diseñada con la resistencia adecuada al esfuerzo, más un factor de seguridad.

En el número 18 se observa una caja de mar en cuyo interior se cuenta con un sistema de winche de enrollado, que mediante la aplicación de energía electro hidráulica, permite izar y recoger las eslingas, en forma coordinada y controlada, a voluntad del usuario. De igual forma, permite arriar a su posición de máxima extensión de la malla, que de acuerdo a su propio peso, requiere de un esfuerzo menor, no obstante siempre en forma controlada.

Se observa además el refuerzo en la parte inferior del casco de la nave (19), el cual es adosado en los sectores específicos mostrados en la figura, el cual posee una constitución similar a la malla señalada como 3 y que permite recibir los esfuerzos de las eslingas y disminuir la obra viva.

La descripción del sistema de aplicación del levante y cambio de volumen del casco sumergido, normalmente conocido como obra viva puede apreciarse en la Figura 8, en la que se muestra dos planos de la nave, apreciándose la forma y distribución de la malla metálica de alto peso. (3) observándose la superficie variable constituida por el tipo de malla metálica

Es posible observar en la imagen superior al centro de cultivo con su casco desplegado en condición de estiramiento máximo y normal de diseño y posteriormente, abajo, se aprecia una imagen con el casco de malla disminuido en el máximo permitido por diseño. Al observar ambas representaciones, podemos distinguir la considerable diferencia de volumen entre una y otra posición, lo que permite generar una diferencia de oposición al avance y resistencia en el desplazamiento, que a una misma disponibilidad de energía de empuje, redundará en un desplazamiento más rápido. Por otra parte, la alteración del volumen genera las condiciones óptimas de espacio a las especies hidrobiológicas confinadas, las cuales gracias a la gran disponibilidad de espacio, su ubicación en mar abierto, y las condiciones del agua, podrán desarrollar el natural comportamiento de tipo cardumen observado en los peces silvestres. Al existir la capacidad de controlar el levante y por ende el volumen de contención, se permite un mayor control de los factores favorables, tanto a las especies confinadas, como a la resistencia al avance y por ende, decidir sobre cuáles son los factores más importantes, de acuerdo a la situación particular que se viva en tiempo y espacio.