DE ANIMALES DE TIRO

La presente invención se refiere a una instalación para la producción continua y estable de energía eléctrica a partir de animales de tiro.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidas instalaciones para la producción de energía eléctrica a partir de animales de tiro que comprenden un generador para la producción de energía eléctrica y medios de accionamiento de dicho generador a partir de la fuerza procedente de dichos animales de tiro.

La patente EP1416615 describe una de dichas instalaciones en la que los medios de accionamiento de dicho generador incluyen un mecanismo de tracción asociado a dichos animales de tiro que comprende unos brazos de arrastre que actúan sobre el rotor del generador eléctrico a través de un dispositivo convertidor/multiplicador que adapta el par del mecanismo de tracción al giro del rotor del generador eléctrico.

Las instalaciones como la descrita en la patente EP1416615 son particularmente interesantes para la producción de energía eléctrica en áreas rurales del tercer mundo que carecen de suministro a través de red eléctrica.

Sin embargo, se ha observado que dichas instalaciones presentan el inconveniente de que no proporcionan una energía eléctrica continua y estable, ya que la velocidad a la que se desplazan los animales de tiro nunca es continua ni regular. Por este motivo, estas instalaciones deben emplear baterías y/o inversores que adecúen la electricidad para su consumo con la consiguiente pérdida de rendimiento que ello supone, además del incremento en costes, mantenimiento y reciclaje de baterías.

Otro inconveniente que presentan las instalaciones conocidas hasta el momento reside en el hecho de que, para hacer funcionar el rotor del generador eléctrico a partir de las bajas revoluciones de los animales de tiro, incluyen dispositivos mecánicos convertidores y/o multiplicadores que están sometidos a unas elevadas fuerzas de tracción que los hacen muy sensibles a los paros bruscos o cambios de velocidad de los animales de tiro. Por otro lado, la utilización de excesivos componentes mecánicos también supone una pérdida de energía por rozamiento, así como un coste de mantenimiento elevado. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes mencionados, desarrollando una instalación para la producción de energía eléctrica a partir de animales de tiro que presenta la ventaja de que posibilita una obtención continua y estable de energía eléctrica, lista para el consumo directo, y de que tiene un bajo coste de mantenimiento y una larga vida útil.

De acuerdo con este objetivo, la presente invención proporciona instalación para la producción de energía eléctrica a partir de animales de tiro, que comprende un generador para la producción de energía eléctrica y medios de accionamiento de dicho generador a partir de la fuerza procedente de dichos animales de tiro, y se caracteriza por el hecho de que dichos medios de accionamiento comprenden un sistema hidráulico que incluye un motor hidráulico que acciona dicho generador y un grupo de presión configurado para proporcionar a dicho motor hidráulico un caudal y una presión de fluido sustancialmente constantes, incluyendo dicho grupo de presión una bomba hidráulica que es accionada por un mecanismo de tracción asociado a dichos animales de tiro.

Al ser accionado el rotor del generador a través de un sistema hidráulico, la velocidad y la fuerza final que recibe el rotor de dicho generador puede ser controlada de un modo muy fácil y eficaz, sin necesidad de recurrir a un mecanismo de tracción provisto de dispositivos convertidores y/o multiplicadores complejos que dificultan el funcionamiento y el mantenimiento de la instalación.

En la presente invención, el mecanismo de tracción es tan sólo responsable de accionar la bomba hidráulica del grupo de presión que está configurado para proporcionar a dicho motor hidráulico un caudal y una presión de fluido sustancialmente constante, por lo que dicho mecanismo de tracción puede tener un diseño muy simple y un número muy reducido de componentes.

Por otro lado, al ser accionado el generador eléctrico por un motor hidráulico que recibe una caudal y una presión de fluido sustancialmente constantes, la energía eléctrica que produce el generador es estable y continua, no siendo necesario emplear ningún tipo de baterías y/o conversores para adaptar la electricidad producida al consumo directo.

Preferiblemente, dicha bomba hidráulica es una bomba configurada para trabajar a un régimen de revoluciones igual o inferior a 50 revoluciones por minuto (rpm), por ejemplo, una bomba configurada para trabajar a un régimen de revoluciones comprendido entre 10 y 45 revoluciones por minuto (rpm). A estas revoluciones, la bomba deberá ser capaz de suministrar la presión y caudal de fluido necesario para alimentar a un acumulador que a su vez suministra el fluido hidráulico estable, tanto en presión como en caudal, al motor hidráulico que mueve el alternador produciendo energía eléctrica apta para el consumo directo.

La bomba de bajas revoluciones presenta la ventaja de que se adapta a la velocidad de trabajo de los animales de tiro, lo que confiere estabilidad al sistema hidráulico que acciona el generador.

Otra vez preferiblemente, dicho grupo de presión incluye un acumulador hidráulico configurado para almacenar una determinada cantidad de fluido a presión procedente de dicha bomba hidráulica.

Este acumulador actúa como reserva de energía, permitiendo que el sistema hidráulico funcione durante un tiempo determinado sin recibir la fuerza motriz animal. Por ejemplo, el acumulador puede configurarse para actuar como reserva de energía durante un tiempo de trabajo superior a 30 segundos.

De este modo, se consigue un proceso de trabajo cómodo de los animales y del operario que lo controla, ya que dichos animales pueden parar, por ejemplo, para descansar, o reducir su velocidad de desplazamiento.

Ventajosamente, dicho acumulador incluye un detector de presión provisto de un sistema de aviso acústico y/o luminoso.

De este modo, el operario puede controlar eficazmente la velocidad de los animales, posibilitando en todo momento un ritmo de trabajo que mantenga una presión suficiente dentro del acumulador que garantice el caudal y presión constantes al motor hidráulico.

Otra vez ventajosamente, dicho grupo de presión incluye un regulador de presión y caudal de fluido procedente de dicho acumulador hidráulico, estando configurado dicho regulador para proporcionar a dicho motor hidráulico un caudal y presión de fluido sustancialmente constantes.

El regulador de presión y caudal es un elemento imprescindible del sistema hidráulico que dosificará el flujo que necesita el motor a la presión prefijada para garantizar que el alternador o generador trabaje a revoluciones sustancialmente constantes que permitan la producción estable y continua de energía eléctrica lista para el consumo directo.

Según una realización preferida, dicho mecanismo de tracción incluye una rueda motriz y una pluralidad de brazos de arrastre de dicha rueda, siendo accionados dichos brazos de arrastre por la fuerza de tracción de dichos animales.

Dicha rueda motriz y dichos brazos de arrastre configuran un mecanismo a modo de noria de tiro que tiene como característica principal la tenencia de una gran fuerza de empuje.

Preferiblemente, dicho mecanismo de tracción incluye un dispositivo multiplicador/conversor mecánico para elevar las revoluciones de dicha rueda motriz a las revoluciones de trabajo de la bomba hidráulica.

A diferencia de las instalaciones del estado de la técnica, este dispositivo multiplicador/conversor es muy simple ya que tan sólo es necesario que se adapte a las revoluciones de la bomba hidráulica.

Preferiblemente, dicho dispositivo multiplicador/convertidor está unido al eje de la bomba hidráulica a través de un embrague que está configurado para acoplarse al eje de la bomba una vez que las revoluciones del eje de salida del dispositivo multiplicador hayan ascendido a un valor predeterminado para que los animales aprovechen la inercia de desplazamiento.

De este modo, los animales pueden arrancar fácilmente hasta adquirir una inercia de desplazamiento.

Ventajosamente, dichos brazos de arrastre están unidos articulados, por uno de sus extremos, a dicha rueda motriz.

De este modo, los brazos de arrastre pueden bascular con respecto a la rueda motriz para adaptarse a la altura de los animales de tiro.

Otra vez ventajosamente, dichos brazos de arrastre están unidos, por otro de sus extremos, a una rueda de apoyo provista de medios de regulación de altura.

Esta rueda de apoyo proporciona una zona estable de anclaje para los animales que, además, puede adaptar-se en altura para garantizar que el gancho de tiro quede situado debajo del lomo y detrás del animal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

En dichos dibujos,

la figura 1 es una vista en perspectiva de una instalación de la presente invención con los animales de tiro sujetos a los brazos de arrastre del mecanismo de tracción.

la figura 2 es una vista en planta de la instalación de la figura 1. la figura 3 es una vista en perspectiva de la instalación de la figura 1 sin los animales de tiro.

la figura 4 muestra un detalle de un brazo de arrastre de la instalación, la figura 5 es un esquema de los componentes de la instalación.

DESCRIPCION DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA A continuación se describe una realización preferida de la instalación de la presente invención que incluye un mecanismo 1 de tracción a modo de noria de tiro configurado por una rueda 2 motriz y una pluralidad de brazos 3 de arrastre de dicha rueda 2 que son accionados por la fuerza de tracción de unos animales 4 de tiro (ver figuras 1 y 2).

El mecanismo 1 de tracción acciona una bomba 5 hidráulica que forma parte de un grupo 6 de presión configurado para proporcionar un caudal y una presión constante de fluido a un motor 7 hidráulico que acciona un generador 8 de energía eléctrica como, por ejemplo, un alternador.

En la realización que se describe, el grupo 6 de presión incluye también un acumulador 9 hidráulico configurado para almacenar una determinada cantidad de fluido a presión procedente de dicha bomba 5 hidráulica, y un regulador 10 del caudal y presión de fluido a la salida de dicho acumulador 9, que garantiza que el motor 7 hidráulico recibe el caudal y presión constante que necesita para mover el rotor del generador 8 de un modo estable y continuo. De este modo, el generador 8 puede producir energía eléctrica lista para el consumo, a 220 V y 50 Hz, y una potencia comprendida entre 0,7 Kw y 1 Kw.

Tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, el grupo 6 de presión y el motor 7 hidráulico determinan un sistema 1 1 hidráulico específicamente configurado para accionar de un modo estable y continuo el generador 8 eléctrico a partir de la fuerza de tracción de los animales 4 de tiro.

A continuación se describen en detalle los principales componentes de dicho sistema 1 1 hidráulico haciendo referencia al esquema de la figura 5 que incluye varias bombas 5 y acumuladores 9 hidráulicos.

El sistema 1 1 hidráulico del esquema de la figura 5 incluye varios depósitos 12 de fluido de donde se nutren varias bombas 5 hidráulicas que impulsan el fluido a los acumuladores 9 y al motor 7 hidráulico.

Las bombas 5 hidráulicas son bombas configuradas para trabajar a un régimen de bajas revoluciones. En la realización que se describe, se ha previsto que dichas bombas 5 sean de pistones y que, a 20 revoluciones por minuto (rpm), generen un caudal y una presión suficientes para alimentar al generador 8 eléctrico y, además, mantener una pluralidad de acumuladores 9 al 100% de su capacidad.

El fluido procedente de las bombas 5 entra a una pluralidad de acumuladores 9 hidráulicos de 50 1 de capacidad que proporcionan una reserva de energía suficiente para que la instalación funcione durante 150 s sin fuerza motriz animal. En la realización que se describe, se estima que dichos acumuladores 9 hidráulicos deben mantener una presión de fluido comprendida entre 40 bar y 80 bar.

A la salida de los acumuladores 9 hidráulicos, se ha previsto un regulador 10 de caudal y presión que dosificará al motor 7 hidráulico un flujo constante de 20 1/min de fluido, a una presión de 40 bar. La función de este regulador 10 será la de gestionar el exceso de fluido que se puede generar por aumento de velocidad de los animales, evitando que se sobrealimente el motor 7, reconduciendo el excedente a los acumuladores 9, o devolviendo al depósito el fluido que no se necesite.

El motor 7 hidráulico es el encargado de mover el generador 8. En la realización que se describe, se ha previsto un motor 7 de nueve pistones de las siguientes características:

cilindrada motor: 27 cc/revolución

par motor: 0,43 N.m/bar

presión normal de trabajo: 210 bar

presión máxima: 320 bar

- máxima velocidad: 2000 rpm

mínima velocidad: 1,50 rpm

potencia máxima: 14 Kw

Para producir electricidad a partir de este motor 7 hidráulico, se ha previsto un generador 8 eléctrico que, en la realización que se describe, es un alternador con una curva de velocidad/potencia que, a los valores mínimos de 700 rpm, genera

0,75 Kw y ofrece un par resistente de 10,25 N.m. Se estima que con este modelo de alternador es posible producir electricidad a 220 V y 50 Hz de forma ininterrumpida, durante ciclos de trabajo aproximados de entre 3 y 5 horas.

Tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, a diferencia de las instalaciones del estado de la técnica, en la presente instalación el mecanismo 1 de tracción es tan sólo responsable de accionar la bomba 5 hidráulica del grupo 6 de presión que está configurado para proporcionar al motor 7 hidráulico un caudal y presión de fluido sustancialmente constantes. Por lo tanto, dicho mecanismo 1 de tracción puede tener un diseño muy simple y un número muy reducido de componentes.

En la realización que se describe, el mecanismo 1 de tracción incluye, además de la rueda 2 motriz y de los brazos 3 de arrastre de dicha rueda 2, un dispositivo 13 multiplicador/conversor mecánico (ver figura 5) para elevar las revoluciones de la rueda 2 motriz a las revoluciones de trabajo de la bomba 5. Este dispositivo 13 multiplicador/conversor recibe el movimiento de la rueda 2 motriz a través de un cable 14 o cadena de transmisión asociada a una segunda rueda o piñón conducido 15.

El mencionado dispositivo 13 se ha previsto con una relación de multiplicación aproximada de 1/10 que permitirá ascender hasta 20 rpm las 2 rpm que se estima dará la rueda 2 motriz al ser accionada por los animales 4, a través de unos brazos 3 de arrastre de aproximadamente 3 m de longitud.

En la realización que se describe, el dispositivo 13 multiplicador está unido al eje de la bomba 5 hidráulica a través de un embrague (no representado) que está configurado para acoplarse al eje de la bomba 5 una vez que las revoluciones del eje de salida del dispositivo 13 multiplicador han ascendido a un valor predeterminado (por ejemplo, 7 a 10 rpm) en el que los animales ya llevan una inercia de desplazamiento. El mencionado embrague puede ser de tipo mecánico, o de tipo centrífugo, estando provisto en este último caso de una válvula de control para abrir progresivamente el circuito de fluido.

Volviendo ahora a la rueda 2 motriz y a los brazos 3 de arrastre del mecanismo 1 de tracción, estos elementos están dispuestos de modo que configuran un mecanismo a modo de noria de tiro que tiene como características principales la tenencia de una gran fuerza de empuje y un lento desplazamiento.

Tal y como puede verse en las figuras 1 a 3, en este mecanismo de noria, la rueda 2 motriz ocupa una posición central y está reforzada por unos rodillos 16 que la centran. Los brazos 3 de arrastre están unidos articulados, por un extremo 3a, a la rueda 2 motriz y, por otro extremo 3b, a una rueda 17 de apoyo provista de un sistema 18 de regulación en altura. Los mismos brazos 3 poseen cada uno un gancho 19 al que está unido el animal 4 de tiro a través de un yugo 20 doble.

La figura 4 muestra un detalle de un brazo 3 de arrastre en el que se aprecia la rueda 17 de apoyo y el sistema 18 de tuerca de unión roscada que permite regular la altura del brazo 3 para asegurar que el gancho 19 de tiro queda situado debajo del lomo del animal.

El mencionado sistema 18 de tuerca de unión y la articulación de los brazos 3 de arrastre permite que la noria de tiro pueda adaptarse a varios tipos de animales de tiro, como por ejemplo, bueyes, caballos, camellos, etc ..

En la realización que se describe, la rueda 2 motriz y todos los componentes del sistema 11 hidráulico están fijados sobre un chasis 21.

A continuación se describe el proceso de producción de energía eléctrica mediante la instalación de la realización descrita.

Una vez que los animales 4 están atados a los ganchos 19 de los brazos 3 de arrastre, un operario regulará el sistema 18 de tuerca de unión roscada para asegurar que dichos ganchos 19 quedan situados por debajo del lomo de los animales 4.

A continuación, el mismo operario se encargará de hacer mover a los animales 4 para accionar la rueda 2 motriz que está asociada al dispositivo 13 multiplicador/convertidor, a través del cable o cadena 14 y una segunda rueda o piñón 15.

Al inicio del desplazamiento y para facilitar el arranque de los animales 4, el eje de salida del dispositivo 13 multiplicador/convertidor estará desacoplado del eje de la bomba 5 hidráulica, gracias a un embrague asociado a dicho dispositivo 13 y a dicha bomba 5. Una vez que los animales adquieren la velocidad idónea de desplazamiento y las revoluciones del eje de salida del dispositivo 13 multiplicador/convertidor ascienden a un valor cercano a 10 rpm, el mencionado embrague acoplará el eje de salida de dicho dispositivo 13 al eje de la bomba 5 hidráulica para que dicha bomba 5 empiece a impulsar fluido a presión hacia los acumuladores 9 y hacia el motor 7 hidráulico que alimenta el generador 8 eléctrico.

En los acumuladores 9 se almacenará fluido a una presión comprendida entre 40 bar y 80 bar. Esta reserva de energía será suficiente para permitir que la instalación pueda funcionar durante unos segundos sin necesidad de que los animales trabajen. Esto es necesario para conseguir un proceso de trabajo cómodo de los animales 4 y del operario que los controla.

Tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, al objeto de facilitar el control del proceso, la instalación incluirá un detector de presión de fluido de los acumuladores 9 provisto de un sistema de aviso acústico y/o luminoso. De este modo, el operario podrá verificar que la velocidad de los animales 4 se encuentra dentro del rango de trabajo de la instalación.

La instalación que se describe se ha diseñado para poder transmitir un par de 10,25 N.m, a 700 rpm, a una unidad de generación (alternador de 0,75 Kw), de forma ininterrumpida, durante ciclos de trabajo de 3 y 5 horas. Para conseguirlo, el motor 7 hidráulico recibirá una cantidad y presión de fluido constante que será controlada por un regulador 10 hidráulico que se ha diseñado para proporcionar unos 20 1/min de fluido a 40 bar. De este modo, se asegurará la producción continua y estable de energía eléctrica a 220 V y 50 Hz, lista para el consumo directo, sin necesidad de utilizar baterías o inversores.

A pesar de que se ha descrito y representado una realización concreta de la presente invención, es evidente que el experto en la materia podrá introducir variantes y modificaciones, o substituir los detalles por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.