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Title:
ENGINE WITH INCREASED POWER HAVING AN INTEGRATED SPECIFIC TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/028529
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an engine for obtaining energy by using an external force, said engine being formed by a piston contained in a cylinder that entrains a pre-filled actuating fluid or liquid and further containing the following elements: a turbine equipped with a rotor made up of discs and inclined blades or vanes that rotate due to the force of the jet of an actuating fluid or liquid not shown in the drawings; an alternator integrally joined to the shaft of the turbine rotor; pressure tanks or hydraulic accumulators for the inlet and distribution of the actuating liquid; hydraulic cylinders; control valves that close or allow/prevent the passage of the fluids depending on the point of each cycle; a crankshaft serving to transmit the external force to its shaft and from the shaft to the piston, or synchronise the charge and discharge phases when required; and a non-pressurised tank for the return of the used actuating liquid that contains therein a stirring element.

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Inventors:
SERRANO LLERGO RAFAEL (ES)
Application Number:
PCT/ES2023/070457
Publication Date:
February 08, 2024
Filing Date:
July 16, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SERRANO LLERGO RAFAEL (ES)
International Classes:
F03B1/02; F03B1/04; F03B11/02
Foreign References:
US5519267A1996-05-21
US4478304A1984-10-23
US20170259222A12017-09-14
US6309179B12001-10-30
US1529632A1925-03-10
US1138173A1915-05-04
CN211370418U2020-08-28
US20200037825A12020-02-06
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada; es un motor anaerobio para la obtención de energía mediante la utilización de una fuerza externa con la que se impulsa un pistón -19- contenido en un cilindro -10- que arrastra un fluido o líquido actuante previamente cargado en su parte sur -20- a un acumulador hidráulico o depósito presurizado -3-, que se caracteriza porque contiene elementos como una Turbina -1- dotada de un rotor compuesto por discos -37- y palas inclinadas o alabes -38- que giran por la fuerza de chorro de un fluido o líquido actuante no representado en los dibujos; un alternador -2- unido solidariamente al eje del rotor de la turbina; depósitos de presión o acumuladores hidráulicos -3- para la admisión y distribución del líquido actuante; cilindros hidráulicos -10-; válvulas de control -7, 8, 9- que cierran o permiten/impiden el paso de los fluidos según el momento de cada ciclo; un cigüeñal -11 , 12, 13- con la función de transmitir la fuerza externa a su eje -13- y de éste al pistón -19- o bien sincronizar las fases de carga y descarga cuando la situación lo requiera; un depósito no presurizado -46- para el retorno del líquido actuante utilizado que en su interior contiene un elemento agitador -48-.

2 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con la reivindicaciones anteriores caracterizado porque la turbina específica integrada -1- presenta palas o álabes -38- que están situadas perpendicularmente a lo largo del perímetro de los discos -37- a distancias ¡guales entre ellas e inclinadas hacia la boca plana de salida -34- de los inyectores -31 -.

3 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con la reivindicaciones anteriores caracterizado porque la turbina específica integrada dispone de una cámara interior o recinto contenedor de los discos -44- con aberturas radiales para el acoplamiento de los inyectores -31- por medio de un difusor de salida -33- que incorpora una boca plana de salida -34-,

4 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con la reivindicaciones anteriores caracterizado porque la turbina específica integrada -1- dispone de un número indeterminado de inyectores -31- de salida -34- cuyos chorros abarcan la totalidad de los discos -37- y están situados apropiadamente a lo largo del perímetro del recinto contenedor de los discos -44-, 5 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con la reivindicaciones anteriores caracterizado porque los discos -37- de la turbina -1- que están situados en paralelo y de manera adyacente unos de otros a una distancia fija entre sí, contienen aberturas de evacuación -39- en su centro.

6 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los inyectores -31- de la turbina específica integrada disponen de conexiones dobles en su exterior -32- para absorber líquido actuante desde tuberías distintas.

7 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque contiene depósitos de presión o acumuladores hidráulicos -3- para recibir -5- e inyectar el líquido actuante al circuito de inyección a la turbina -4-,

8 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los acumuladores hidráulicos -3- disponen de sendas válvulas de control de flujo -7, 8-.

9 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito o depósitos de presión -3- comparten un mismo colector -5- para funciones de entrada desde todos los cilindros hidráulicos -10-.

10 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los depósitos de presión o acumuladores hidráulicos -3- son termodinámicamente abiertos y en su interior contienen sistemas termodinámicamente cerrados mediante una vejiga -22- con gas a presión.

11 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de cilindros hidráulicos -10- que reciben o pueden no recibir fluidos en sus partes norte -18- y fluidos distintos en sus partes sur -20-.

12 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los cilindros hidráulicos -10- conectan con sendas válvulas de retención -9- que permiten o impiden la entrada/salida a sus partes sur -20- según el momento apropiado.

13 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de un cigüeñal armable y amplia le -12, 13-.

14 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los cilindros hidráulicos -10- están conectados mediante el vástago de su parte norte -18- a través de bielas -11-con el cigüeñal armable y ampliadle -12, 13-.

15 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cigüeñal armable y ampliadle contiene cojinetes o rodamientos -14, 50-.

16 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de un depósito de reciclado del líquido actuante no presuñzado -46-.

17 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito de reciclado -46- contiene en su interior un elemento agitador -48- para mantener la fluidez del líquido actuante.

18 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora de un motorreductor específico -49- para accionar el agitador -48-.

19 - Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora una bomba hidráulica -no visible en los dibujos- que actúa simultáneamente junto a un motorreductor para inyectar entre ambos la mayor cantidad de líquido actuante posible al interior del depósito de presión o acumuladores hidráulicos.

Description:
D E S C RI PC I Ó N

M OTO R D E POTE N C IA AU M E NTADA C O N TU RB I NA E S P E C Í F I CA I N TE G RADA

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuadra en el sector de la motorización en casi cualquiera de sus ramas, con aplicaciones añadidas de generación, transformación y acumulación de energía que puede trabajar en ambientes diversos, incluyendo submarinos y con ligeras modificaciones, también en situaciones de ingravidez, como en naves espaciales; en suma, un dispositivo nuevo con un marcado carácter novedoso que ofrece características industriales importantes que se consiguen mediante una nueva forma de producción energética de naturaleza “Limpia”.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Aunque el método de trabajo de este sistema podría relacionarse con el empleado para accionar turbinas en saltos hidráulicos, hasta el momento no se han encontrado datos de ningún sistema motor que sea capaz de aumentar o multiplicar una fuerza mediante el concurso de fluidos de distinta naturaleza, tanto líquidos como gaseosos, estado o procedencia con los que se produzcan efectos de magnitudes distintas al aplicar sobre ellos una misma fuerza según la dirección de su movimiento, como podría ser la fuerza de impacto contra el suelo de dos cuerpos de distinta masa que caen, la cual sería de mayor magnitud en el caso del más pesado aunque ambos se muevan a la misma velocidad.

PROBLEMA DERIVADO DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

La contaminación que nos rodea, causada por infinidad de fuentes que principalmente consisten en CO2 y compuestos orgánicos como el metilmercurio que en su mayoría procede de la quema de carbón para producir energía eléctrica, deposita en la atmósfera residuos que afectan al consumo humano ya que finalmente entran en la cadena trófica, generalmente a través de los peces.

SOLUCIÓN PROPORCIONADA POR LA INVENCIÓN PARA SUPERAR EL PROBLEMA

ANTERIOR

Este Motor de Potencia Aumentada con Turbina Específica Integrada puede ser altamente beneficioso en ese sentido, puesto que no produce ningún vertido, no consume oxígeno y tampoco genera calor en altos niveles, diferenciándose claramente de otros en su forma, proyección y diseño, así como en la manera de operar, la potencia y la finalidad, que aquí está encaminada, además, a un uso enteramente industrial y comercial que al mismo tiempo que pretende reducir la contaminación, también puede generar riqueza y bienestar a la ciudadanía. Un motor altamente versátil que, aunque para facilitar la explicación se describe un motor destinado a producir energía eléctrica limpia e inagotable en modo continuo para contrarrestar la contaminación, también puede resolver problemas nuevos, como abastecer de energía a futuras bases lunares o planetarias y también a lugares remotos como las bases científicas de la Antártica o generación de energía en la cima de altas montañas, por lo que debe entenderse que no tiene un carácter limitativo.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Lo novedoso de este invento es el diseño en su conjunto, el método de trabajo, la adaptación y modificaciones de todos sus componentes para un mismo fin, la combinación de diversos materiales y fuerzas distintas así como la integración de químicas y mecanismos diversos; unos de diseño propio, como el líquido actuante preferente, de mayor densidad que la del agua cuya fórmula permanecerá secreta y otros ya existentes, como podría ser el mercurio utilizable allá donde esté permitido su uso o el cigüeñal desmontable con cojinetes en todas sus partes sometidas a fricción, ya registrado por este mismo inventor con anterioridad; todo ello, unido a otros dispositivos o artilugios de dominio público que pueden haber sido modificados o no modificados para este menester. Adicionalmente, para que todo pueda funcionar correctamente, es necesario contar con la suma de diversos efectos físicos naturales en los que las diferencias de masas tienen un protagonismo fundamental, puesto que al aplicarse en sincronización con diversas fuerzas, unas naturales y otras provocadas, consigue aumentar su potencia y ofrecer energía hasta límites tan grandes como se pueda construir. Bases en las que se sustenta

Todos los elementos del universo se pueden comprimir si se dispone de la fuerza necesaria, los cuales en razón de sus módulos de compresibilidad actúan como muelles que acumulan la fuerza recibida y la aplican sobre todo aquello en lo que puedan influir mediante un efecto de tensión expansiva continua hasta agotar la energía acumulada. Como ejemplo, en el caso del agua cuyo módulo de compresibilidad a 20° C es de 2.179, su porcentaje de compresión se calcula, como en el resto de los cuerpos, dividiendo la presión aplicada en Mpa por tal módulo, siendo su cociente el porcentaje de reducción de su volumen original con respecto al de presión ambiente. De esta manera, al comprimir un líquido confinado en un recinto hermético, sus características cambian y se comporta como un resorte de fuerza equivalente a la presión aplicada mientras se mantenga tal presión. Así, mientras sus fluidos internos, tanto líquidos como gaseosos permanezcan en tal estado, al no necesitar oxígeno puede proporcionar energía en grandes cantidades a instalaciones como las mencionadas.

Lógica de trabajo y principios físicos

El objetivo primario de este motor es comprimir el gas contenido en el interior de un depósito o en una vejiga instalada ex profeso para aportar la presión de trabajo requerida, por lo que la compresibilidad de los cuerpos tiene dos consecuencias importantes para este invento:

Por una parte, esto brinda la posibilidad de imitar la fuerza de salida de una columna de líquido por medio de un tanque apropiado en el que se alcance la misma presión y lanzarlo sobre una turbina, pero con la particularidad de que ésta puede estar situada junto al tanque, a una distancia muy corta e incluso, al contrario que en los saltos hidráulicos y como ocurre en el modelo que aquí se describe, en un nivel más bajo que la turbina.

Por otra parte, dado que la presión se transmite por igual a todos los puntos internos de un recinto herméticamente cerrado e indeformable, es posible utilizar la fuerza de tal presión para disminuir los efectos indeseables de resistencia en válvulas de retención, también llamadas antirretorno, en el recorrido del fluido actuante de este sistema. Así, en el caso de utilizar cilindros con sus respectivos pistones, mediante un fino conducto que conecte el depósito presurizado (3) con el interior de los cilindros en su parte sur (20), mientras el pistón (19) “empuja” al fluido hacia el interior del depósito a través de una de tales válvulas de retención (9), se consigue compensar las fuerzas a uno y otro lado de la misma válvula que se opone al paso del fluido, por lo que libre de efectos indeseables, la fuerza aplicada para trasvasarlo actuará de manera progresiva a medida que la vejiga vaya comprimiéndose con la entrada del líquido inyectado, lográndose así inyectar el líquido actuante con la única oposición del gas del recinto o de la vejiga al comprimirse.

De esta manera, dado que se envía a la turbina la misma cantidad de líquido que llega al depósito de presión (3), el resultado será un flujo constante y regular desde los cilindros a tal depósito. Al finalizar el pistón su carrera, retorna a su estado anterior, lo que provoca la pérdida de presión en la cámara sur (20) del cilindro, dado que el fino conducto que comunica ambos recintos no tiene capacidad para llenar tal cámara sur en el escaso tiempo disponible para el retorno. De no contar con este fino conducto, dado que al mismo tiempo que se insufla el fluido en el tanque de presión éste lo envía a la turbina, cualquier alteración tanto en la entrada como en la salida de flujo del mismo provocaría el cierre y apertura de las válvulas mediante un potente golpeteo que podría provocar averías e inestabilidad en el conjunto motor.

Como es sabido, en el caso de una columna de líquido, debido a estar comprimida en una escala de menor a mayor intensidad a medida que esté más próxima su base, en el momento de la apertura de una válvula situada en tal base, la velocidad de salida será exactamente la misma que la que tendría cualquier objeto que por la acción gravitatoria hubiera recorrido la distancia desde el nivel superior de tal columna líquida hasta ese punto.

De esta manera, gracias al efecto “muelle” que ello produce, se obtiene una velocidad inicial de salida en forma de disparo y lo importante para este invento es que se puede dotar de esa presión a un líquido empleando la misma fuerza, sin importar la naturaleza del mismo. La gran importancia de esta propiedad junto a la maleabilidad de los líquidos resulta en un novedoso método de realimentar todo el circuito, puesto que aplicando en sentido contrario la misma o, por las pérdidas, algo más de fuerza que la que produce la presión del gas de la vejiga contra al líquido, es posible devolverlo al mismo tanque de procedencia. Por ello, si se dispone de un líquido de mayor densidad que la del agua, es posible devolverlo al tanque presurizado (3) empleando la misma fuerza citada más un plus por su sobrepeso y todo sin violar las Leyes de la Termodinámica, ya que como se ha dicho repetidamente, lo que aquí se hace es actuar sobre el gas del depósito o el de la vejiga por medio de un “empujador” o ariete, que no es otro que el líquido actuante de mayor densidad que la del agua.

Abundando más, piénsese en un sistema termodinámicamente cerrado, es decir, que puede recibir y emitir energía, pero no materia y que consista en una vejiga que contiene un gas comprimido que está inmersa en un líquido y este a su vez confinado en el interior de un acumulador hidráulico que es de carácter termodinámicamente abierto; ese gas, por medio de su presión ejerce una fuerza contra las paredes de la vejiga, por lo que según el Principio de Pascal, transfiere sus mismos valores de presión a tal líquido. Si a continuación se abre una válvula que deja escapar al líquido, automáticamente la vejiga se expande y empuja a ese líquido de manera constante, aunque desaceleradamente al disminuir paulatinamente su presión, pero dotándole de una velocidad inicial de salida -dependiendo de su viscosidad- igual que, como se ha expuesto, la que alcanzaría una molécula en un recorrido acelerado desde su nivel más alto hasta su base en una distancia equivalente a la presión de la vejiga, ocupando ésta en su expansión el lugar del líquido ausente y por tanto, cediendo energía a cambio de espacio. Debido a ello, el líquido, sin importar su densidad, abandonará el acumulador hidráulico a la misma velocidad que le imprima la expansión del gas acorde a la mencionada columna equivalente de líquido.

En consecuencia, si a continuación se emplea la misma cantidad de energía cedida por la vejiga -más las pérdidas típicas de estos procesos- para “empujar” a otro paquete de volumen idéntico del mismo líquido y llevarlo al lugar que ocupó el anterior paquete de líquido que abandonó el recinto, se habrá recuperado la situación de equilibrio anterior, es decir, la vejiga habrá recuperado sus dimensiones y presión anteriores a la evacuación. Esto significa, que lo que en realidad se hace al devolver el líquido por medio de la energía proporcionada por otro circuito distinto es proporcionar a tal sistema cerrado la energía que antes intercambió por un espacio que a su vez originó un trabajo, sin importar la densidad del líquido que se utiliza como medio o ariete más allá de un pequeño exceso en su peso al empujarlo o deslizado. A este líquido se le llama aquí “liquido actuante” el cual será elegido en función de la densidad y viscosidad que pueda ofrecer, siendo el mercurio en su estado natural un líquido ideal para este proceso; por tanto, no existe aquí transgresión alguna de las Leyes de la Termodinámica, ya que se mueve una masa -la del fluido actuante- y se asumen los costes energéticos para utilizarlo como ariete para comprimir una vejiga, incluyendo las pérdidas por rozamiento y otras. Una vez este ariete ha penetrado en el recinto presurizado, se convierte en líquido actuante.

Así, puesto que la materia y la energía son dos formas distintas de una misma cosa, una vez que se ha logrado introducir el líquido actuante en el recinto de presión mencionado, la densidad de tal materia ofrecerá una energía acorde a su masa si se le practica una salida; de esta manera, la potencia del chorro de fluido que se proyecte sobre la turbina será mayor en función de tal densidad, ya que no es lo mismo impulsar algo mediante un chorro de aire que por un chorro de líquido que contenga finas partículas de wolframio en suspensión, mientras que el coste energético para presurizar la vejiga del depósito de presión mediante inyección de aire o de tal líquido sólo se diferenciará por la desigualdad de peso entre uno y otro, no por la resistencia de la válvula de retención que se opone.

De este modo, una vez el líquido actuante ha abandonado a gran velocidad el contenedor que lo acogía, llegará a destino incluso remontando ciertos desniveles. En el caso de tratarse de una turbina, por medio de masa y velocidad hará girar su rotor y tras haber efectuado su trabajo al haber intercambiado su energía por fuerza de giro, habrá perdido su presión inicial, de tal suerte que a través de los mecanismos oportunos se devuelve el líquido actuante al mismo tanque o acumulador hidráulico de procedencia, de manera continuada y en la misma cantidad que sale hacia dicha turbina.

Así, líquidos más pesados que el agua -mayor masa- ofrecen posibilidades más ventajosas que la de ésta, tanto energéticas como mecánicas:

1.- Dado que el fluido se mantienen en un circuito cerrado y con ligeras variaciones de nivel en todo su recorrido, se puede emplear un líquido más pesado que el agua, con la extraordinaria ventaja de que no hay que subirlo a grandes alturas ni soportar todo su peso, sino arrastrarlo o deslizado para que en una función de “ariete” logre traspasar una “puerta” y sea inyectado a un tanque presurizado.

2.- Se puede imitar la presión equivalente a la de un salto hidráulico utilizando un líquido de mayor densidad que la del agua, por lo que se podría simular o superar la altura equivalente a la del salto hidráulico más alto que existe si se dispone de componentes capaces de resistir su presión.

3.- Si el líquido actuante fuera mercurio, con una densidad de 13,56 significaría que “empujarlo” hacia el interior del tanque presurizado sólo requeriría una fuerza adicional algo mayor que la necesaria para mover la misma cantidad de agua, como si se empujara una motocicleta 13,56 veces más pesada que una bicicleta y con su rueda delantera o un “ariete” en su frontal se tratara de abrir, empujando, una puerta que ofreciera resistencia, en cuyo caso se pondría en marcha su motor para vencer tal resistencia, que, como se verá, es la función que tienen aquí el motorreductor, una bomba hidráulica o ambos al mismo tiempo, así como cualquier otro dispositivo capaz de conseguir el mismo resultado. 4.- Al tener el líquido que recorrer una distancia muy pequeña, aunque el flujo será turbulento, no se tienen en cuenta los números de Reynolds, dado que el nivel de pérdida en tan corto trayecto se considera despreciable. Esto significa que las pérdidas por rozamiento en tal trayecto son muy pequeñas, por lo que éstas únicamente se han de contemplar en lo referente a la eficiencia de los mecanismos empleados en su conjunto.

Por consiguiente, recordando que por acción de la fuerza gravitatoña todos los cuerpos caen a la misma velocidad, al lanzar un líquido de mayor densidad que la del agua y desde una misma altura sobre las palas de una misma turbina y consecuentemente a idéntica velocidad, se obtendrá mayor potencia por tratarse de un líquido con mayor masa y por tanto con mayor energía, exactamente lo mismo que ocurre al expulsar este líquido actuante sometido a la presión del acumulador hidráulico gracias al efecto “muelle” en distensión constante que se produce por medio de su vejiga interna o aire a presión.

Aprovechando estas propiedades de los líquidos y por este motivo, se ha inventado el MOTOR DE POTENCIA AUMENTADA al que aquí se le ha añadido como elemento solidario una TURBINA ESPECÍFICA INTEGRADA convenientemente diseñada para soportar la fuerza de chorro de un líquido más pesado que el agua que a su vez puede contener partículas ligeramente abrasivas y al mismo tiempo reconducirlo a un segundo desempeño para propiciar un posterior impulso por medio de la viscosidad de los líquidos, dado que no existe en el mercado comercial un producto de características similares. No obstante, este motor no limita el uso de una turbina diferente mientras sea capaz de intercambiar la energía recibida a través de un líquido de alta densidad por un par de fuerzas apropiado.

Conductas físicas en las que se asienta este invento

1.- El objetivo fundamental en el que se asienta este invento es transferir una cantidad de fluido -líquido actuante- a un depósito o tanque presuñzado, sin importar cómo se haga, lo que significa que cualquier método para conseguirlo es válido, es decir, puede lograrse empleando bombas hidráulicas que inyecten tal fluido directamente al depósito presuñzado así como indirectas o sumatoñas como en el caso que aquí se presenta, donde se utiliza un motorreductor para hacer girar un cigüeñal que desplaza un pistón mediante su biela para finalmente inyectar el fluido en tal depósito el cual se sumará al que la bomba hidráulica inyecta desde otro punto, acciones ambas que resultarán en una función de compresor que actuará sobre el gas del depósito o el de la vejiga del mismo depósito de presión. 2.- Es posible utilizar un líquido de mayor densidad que la del agua, por ejemplo mercurio y aprovechar su mayor masa como fuerza de chorro para impulsar con más vigor a la turbina sin un coste energético apreciablemente mayor.

3.- Abriendo la válvula de salida del tanque de presión, si se utiliza mercurio, cuya viscosidad es muy poco mayor que la del agua, éste llegará a la turbina a la misma velocidad que la de aquella, algo menor en las remontadas, pero incidirá contra los álabes del rotor con 13,56 veces más masa, lo que significa que producirá 13,56 veces más energía que si de agua se tratara, habiéndose empleado la misma fuerza para presurizarlo que si tal agua se utilizara, mientras que el trasvase, al estar en un mismo o parecido plano no requerirá mayor energía que la correspondiente a deslizar su peso en un ambiente líquido, que generalmente irá en rampa de descenso.

4.- Además, si un cilindro hidráulico de doble efecto se llena de fluido por su parte que no tiene vástago, parte sur, mientras que por la que sí lo tiene, parte norte, se inyecta otro fluido igual o distinto a la presión apropiada, también se impulsará el pistón que divide ambas cámaras y consecuentemente se transferirá de igual manera el primer fluido con el que se llenó su parte sur.

5.- Si el fluido que se expulsa se envía a un recipiente situado en las inmediaciones que ofrezca resistencia, se deberá hacer con fuerza suficiente para vencer tal resistencia y el trasvase pueda realizarse, sin perjuicio de valerse de efectos que atenúen las fuerzas necesarias para vencer la misma resistencia.

6.- Si se aumenta la presión aplicada en el pistón por su parte norte por encima de la necesaria para el trasvase de su parte sur, tal diferencia de presión revertirá en un aumento de la velocidad de salida de manera equivalente a una columna de agua de idéntica presión que la del exceso de presión aplicada según la conocida fórmula \2gh , lo que supone un método primario de regular el caudal de salida y por tanto la velocidad angular de todo el conjunto motor.

7.- Si a la vez, por medio de la válvula de salida de los acumuladores hidráulicos se regula el caudal de líquido actuante en sincronización con el que recibe desde el cilindro hidráulico, se obtendrá un flujo regular que puede enviarse a la turbina en régimen estable. 8.- De esta manera, una vez impulsada la turbina por medio de la salida de un flujo constante de mayor densidad, mediante los mecanismos apropiados que se muestran a continuación, es posible reciclar el líquido utilizado por la turbina.

9.- Obviamente, el concurso de artilugios añadidos al conjunto de este sistema aumenta la necesidad de energía para moverlos. Sin embargo, se trata de una inversión que produce un rédito: se invierte una cantidad de energía en comprimir un elemento líquido más pesado que el agua y se recupera mayor energía como consecuencia de su energía propia.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Elementos y mecanismos

1.- Turbina Específica Integrada (1)

2.- Alternador (2)

3.- Depósito o acumuladores hidráulicos de alta presión (3)

4.- Cilindros hidráulicos de doble efecto (10)

5.- Motorreductor (15)

6.- Válvulas (7, 8, 9)

7.- Sistema Cigüeñal modular con sus típicos elementos (12, 13, 14)

8.- Líquido actuante y fluido hidráulico (imaginarios, no visibles en los dibujos)

9.- Bancada (interna, no visible en los dibujos)

10.- Bomba hidráulica o compresor de aire (opcionales, no visibles en los dibujos)

11 .- Batería (opcional, no visible en los dibujos)

12.- Opcional: Motor auxiliar para arranque (opcional, no visible en los dibujos)

TURBINA ESPECÍFICA

Funcionamiento de la turbina

Aunque puede utilizarse otro tipo de turbina, este componente tiene aquí un diseño específico y ha sido modelado ex profeso para dotarlo de máxima eficiencia, habiendo sido ideado para soportar un empuje proporcionado por un fluido que implique una fuerza de chorro considerablemente mayor que la del agua. A nivel muy básico, para su diseño se ha partido del efecto físico en cuanto a la adherencia del vapor de agua en superficies lisas que Nikola Tesla planteó en su “Turbina” que patentó en 1915, pero con importantes modificaciones que la hacen muy eficiente para la aplicación que aquí se expone. De este modo, aunque sea importante y pueda sumar, aquí no es vital la adherencia natural de los líquidos a tales superficies, puesto que ésta se aumenta a través de ciertas características, como se expone más tarde con respecto a la utilización de mercurio, siendo también válido para otros fluidos. Así, además de haber sido diseñada para soportar fluidos mucho más pesados que el vapor, también está dotada con diversos mecanismos y efectos para resolver el problema de la lenta velocidad de aceleración que producía tal vapor y de esta manera alcanzar más rápidamente el régimen de revoluciones apropiado; igualmente, se le ha aumentado la capacidad para superar el problema de la escasa fuerza de torsión que aquella ofrecía una vez alcanzada su velocidad óptima.

Esta nueva turbina consiste en una cantidad de discos contiguos (37) que conforman un rotor que está instalado sobre un eje (43) a una distancia entre unos y otros determinada por el tipo de líquido actuante en uso, ya que tal distancia depende de la viscosidad del mismo para que, junto a su tensión superficial, proporcione el mayor efecto posible de adherencia que aunque pueda favorecer la adherencia natural de ciertos compuestos líquidos, aquí tal adherencia se consigue principalmente por medio de presión sobre superficies contiguas de los discos (37), cuyo efecto puede asemejarse al de los frenos de disco, en los que los mismos discos se pinzan con fuerza por medio de pastillas de freno para detener un elemento solidario a ellos que gira; aquí, en vez de pastillas se usa el líquido actuante y en vez de detenerlos se “agarran” para acelerarlos.

Esto produce un comportamiento similar al de la miel en una cuchara sobre la superficie de todos los discos simultáneamente, en los que las capas del líquido adherido a sus caras contactan con las otras capas de las otras caras de los discos contiguos, de tal suerte que la tensión superficial de tales líquidos ofrece resistencia a la separación de sus moléculas y se forma un entramado de efecto similar al de una tela de araña adherida a la superficie de dichos discos contiguos que “tira” de ellos ejerciendo fuerza desde todos los puntos de la tela, tanto desde sus superficies como desde el espacio intersticial entre ellos y en una misma dirección.

Al sumarse la viscosidad del líquido adherido a todos los discos (37) junto a la tensión superficial de las moléculas que no entran en contacto con los mismos, resulta en un efecto en el que cada molécula o átomo de líquido, entre en contacto o no con los discos, ejerce un impulso hacia adelante que arrastra a los mismos y lo hace sobre cada punto del espacio volumétrico contenedor de los discos (44), es decir, los impulsa desde todos los espacios atómicos o moleculares de tal recinto contenedor de discos, lo que significa que la totalidad del espacio ocupado o no ocupado de la zona destinada a ese menester se convierte en un elemento de tracción que se impulsa mediante el líquido actuante inyectado, proporcionando empuje como si de una superficie de contacto mucho mayor se tratara, de manera ordenada y sin provocar dispersión. En otras palabras, imagínese un espacio volumétrico, como una ancha galleta de acero que ocupara todo ese espacio cilindrico, en la que la totalidad de sus átomos, tanto internos como externos, recibe un empuje individual por medio de un líquido imaginario que se desplaza entre ellos en líneas espirales centrípetas que impulsan al unísono al conjunto de todos los átomos de dicha galleta. Obviamente, en los discos reales solo afecta a las superficies de los discos, no a los átomos interiores.

Las figuras 8 y 9 muestran el espacio ocupado por los discos que se encuentran dentro del contenedor (44) que a través de las aberturas (45) permite la inyección del líquido actuante. Tras la puesta en marcha, en las primeras acciones el líquido actuante impactará contra los bordes de las palas, desviando una pequeña cantidad hacia arriba, la cual chocará contra la cara interna del mismo contenedor (44) que está situada a la mínima distancia posible, cuya consecuencia es que provocará cierta turbulencia que tenderá a frenar el giro del rotor (37) en su conjunto. Sin embargo, tras ese impacto viene otro y otro y así sucesivamente mientras se continúe inyectando líquido actuante; después de unos cuantos giros se habrá formado una capa de líquido actuante alrededor de la tangente de todos los discos que, aunque se trate de líquido de carácter turbulento, formará una película que si bien tenderá a frenar el rotor en su conjunto, por otra parte causará que todo el líquido que a continuación se inyecte se dirija íntegramente a los espacios intersticiales entre discos, elevando la presión y por tanto el poder de adherencia en todo el recinto.

Cada líquido tiene su módulo de adherencia, pero aquí todos se benefician del efecto que sigue: como cualquier estudiante de ciencias conoce, el mercurio no moja a otros elementos, como el cristal, puesto que el poder de su adhesión es menor que el de su tensión superficial. Sin embargo, en parte debido a su viscosidad, que es ligeramente mayor que la del agua, al lanzarlo a gran velocidad entre dos discos muy próximos, como ocurre con cualquier fluido, este tiende a frenarse ya que la suma de todos los efectos de resistencia como la oposición que le enfrenta el aire, la fricción contra las paredes de los discos o la gravedad junto al hecho de estar “encajonado” y frenarse a medida que las moléculas precedentes van perdiendo energía por tales causas hasta que llegan a la salida. Por tanto, todos estos efectos juntos producen un aumento de presión en la circulación que tiende a “apretujarlo” contra las paredes de los discos; lo mismo ocurre en todos los discos adyacentes, cuya consecuencia en conjunto es que, al haber sobrepresión en los espacios intersticiales, los discos sufren un efecto similar al que experimentamos al sostener un objeto plano entre dos dedos opuestos, como entre pulgar e índice. De esta manera se consigue un efecto similar, cuando no mayor si la velocidad lo propicia, al de la adhesión que producen otros líquidos como la miel o la leche condensada.

Adicionalmente, a pesar de la poca notoriedad del efecto adhesivo, la muy alta tensión superficial del mercurio hace que el efecto de “tiro” ejercido sobre el espacio vacío sea mucho más poderoso que si de otro líquido se tratara.

De este modo, tras la suma de ciertos factores, al girar cada vez a mayor velocidad los discos del rotor (37) sobre su eje (43) se provoca un movimiento en el que las moléculas o átomos del líquido se mueven en una trayectoria espiral centrípeta cada vez más cerrada que se dirige hacia la salida (39) que está situada en el centro de todos los discos. Como es evidente, tal trayectoria espiral alarga la línea de empuje del líquido en un recorrido similar al de la aguja en un disco musical a través de los microsurcos del acetato, con la salvedad de que hay multitud de “agujas” que empujan al unísono una tras otra a distancias atómicas o moleculares en un flujo continuo en el que todas aúnan su esfuerzo al mismo tiempo y a la misma velocidad por el mismo microsurco que recorre toda la superficie del acetato, por lo que todas las moléculas terminan por recorrer una larga distancia siempre en modo activo, originando una gran velocidad de giro y gran par motor con la velocidad, como se puede deducir.

No obstante, dado que las fuerzas viscosas no son relevantes hasta que un mínimo de sus moléculas entra en funcionamiento pleno y ocupan cierto espacio del recinto contenedor (44), sucede que se necesita un tiempo para alcanzar el régimen de revoluciones adecuado para un aprovechamiento óptimo de sus prestaciones. Por esta razón, se ha incorporado un número de palas o álabes (38), en este caso en número de 16, análogas a las de las turbinas Michell Banki, pero rectas e inclinadas hacia la dirección del chorro del líquido actuante en la tangente de los discos que reciben un primer impulso mediante la fuerza de tal chorro de líquido actuante, el cual se lanza mediante los difusores (33) que lo inyectan en forma plana a través de su boca de salida (34) con idéntica intensidad a lo largo de todo el ancho de las paletas (38) y del conjunto de discos (37), entrando a gran velocidad a la turbina y repartiendo la carga y las tensiones de manera homogénea, pero con la diferencia de que tales palas, al estar inclinadas, en lugar de dispersarlo, lo desvían, como se ha dicho, al interior de los espacios intersticiales de los discos para que las fuerzas descritas hagan su trabajo según lo expuesto y proporcionen un segundo impulso, lográndose así muy rápidamente el régimen de revoluciones adecuado en un entorno de alto nivel de eficiencia. Además, al estar esta turbina diseñada específicamente para este cometido, es la única que ofrece la posibilidad de utilizarse con líquidos distintos y de mayor densidad que la del agua.

Al empuje sobre las palas hay que sumar también el de los bordes de los discos, que igualmente reciben un empuje nada desdeñable y de manera constante, ya que en su conjunto ofrecen una superficie mucho mayor de lo que se intuye. Así, para aumentar el efecto de empuje, sobre todo cuando la turbina gire a muy alta velocidad, existe la alternativa de eliminar algunas o todas las palas o álabes (38) y practicar escalones perpendiculares al plano de todos los discos en forma de “L” cada pocos milímetros y a lo largo de todo el perímetro de cada uno de los discos de manera análoga a los dientes de una sierra; de este modo, teniendo en cuenta que dicho perímetro puede alcanzar una longitud incluso de varios metros, es fácil imaginar que el líquido actuante impulsará la turbina de manera bastante eficiente al sumarse los efectos entre discos y los de impacto en los bordes. En el ejemplo que aquí se describe, con 63 discos de 1 mm de espesor, la suma de estos pretendidos dientes de sierra, si se practican cada 5 mm sobre un perímetro de 1.700 mm, supone una superficie de impacto directo bastante relevante: algo más de 425 cm 2 , en los que también se producen otros dos efectos: por una parte reciben un impacto de chorro que los empuja hacia el frente (giro), pero al no recibir tal impacto en su zénit y hacia abajo sino lateralmente para alcanzar tales bordes de manera frontal, dicho impacto se aprovecha de manera idónea; por otra parte, la superficie del borde de cada disco libre de tales dientes se muestra al líquido actuante en forma similar a la del borde de ataque del ala de un avión, lo que origina ahí mayor velocidad del líquido actuante y por tanto menor presión en ese tramo; de esta manera una vez superado tal tramo de borde de ataque y con el líquido a mayor velocidad, aparece súbitamente el borde frontal en forma de “L” el cual, gracias a la tensión superficial del líquido actuante, recibe el impacto con algo más de velocidad que la correspondiente al equivalente de su altitud, aprovechándose de este modo también la superficie del canto de todos los discos para obtener empuje.

Por otra parte, al trabajar este sistema a presiones tan altas o mayores que las de los saltos hidráulicos de mayor altura y hacerlo además con líquidos más pesados que el agua, la fuerza de salida de los tanques es enorme, lo que podría averiar la turbina. Para evitarlo, se recurre a Principio de Bernoulli y se divide el flujo en tantas salidas (4) o número de turbinas como requiera la instalación para así disminuir la velocidad según el número de chorros que impactarán sobre las palas de la turbina y salvaguardar la integridad de la misma, consiguiéndose al mismo tiempo un empuje tangencial homogéneo desde diversos puntos que evitará vibraciones y aprovechará mucho mejor la energía potencial disponible. En el caso que aquí se expone se ha adoptado una configuración con 4 inyectores (31 ) situados a 90° unos de otros. Igualmente, gracias al giro de sus 63 discos de acero, esta turbina también ofrece prestaciones como volante de inercia.

Finalmente, para evitar daños a la turbina, conviene dosificar la salida del líquido actuante en el momento del arranque y así acelerarla gradualmente de manera que sus álabes o palas reciban los primeros impactos de líquido a menor velocidad.

CILINDROS HIDRÁULICOS DE DOBLE EFECTO - FIGURA 2

Funcionamiento de los cilindros hidráulicos

La función importante de estos cilindros es trasvasar un fluido que absorben desde el depósito de retorno -46- que es el utilizado líquido actuante que procede de la turbina. Para este cometido, pueden obtener la fuerza necesaria por medio de un motorreductor (15) a través de un cigüeñal conectado mediante una biela a su vástago o recibir otro fluido en su parte norte -18- por medio de una bomba hidráulica que mediante su presión impulse a su pistón para vencer las fuerzas opositoras. Así, en adelante se llamará parte norte (18) a la que contiene el vástago que es común a este tipo de dispositivos y parte sur (20) al que dispone de la totalidad de su espacio diáfano. En su parte sur (20), dispone de una conexión con salida/entrada (21 ) para el líquido actuante que confluye en una bifurcación con válvulas antirretorno (9) que admiten o impiden el paso de dicho líquido en función del momento operativo; uno de sus brazos está conectado a través de una de estas válvulas de entrada (9) al depósito de retorno (46) del líquido actuante y el otro al colector de alta presión (5) que lo conecta con el depósito de presión (3), el cual contiene todas las conexiones necesarias para admitir o emitir el líquido actuante a través de las válvulas de entrada (8) y salida (7). El pistón, en su recorrido tiene dos fases: entrada y salida de líquido actuante por su parte sur (20) según retroceda o avance; en la fase de retroceso succiona el líquido actuante del depósito de retorno (46) a través del conducto (6) y la válvula antirretorno (9) que sólo permite el paso hacia el cilindro; en la fase de avance, el émbolo (19) impulsa al líquido actuante hacia el colector de alta presión (5) a través de la válvula antirretorno (9) la cual sólo permite el paso en esta dirección. En otras palabras, su funcionamiento es análogo al de una jeringuilla: cuando el pistón se mueve en el sentido de su vástago absorbe líquido, mientras que lo impulsa en sentido contrario, siendo las válvulas antirretorno mencionadas (9) las encargadas de hacerlo de manera automática en sus correctas direcciones.

BOMBA HIDRÁULICA

Función de una bomba hidráulica

No visible en los dibujos, como cualquier otra bomba, la función que tiene aquí es inyectar el líquido actuante al interior del depósito de presión para ser lanzado posteriormente contra los álabes y espacios intersticiales de los discos de la turbina.

ACUMULADORES HIDRÁULICOS - FIGURA 3

Funcionamiento de los acumuladores hidráulicos

En este caso de vejiga o membrana, que una vez cargada con un gas, dado el gran caudal que se utiliza, no se persigue un remanente amplio de energía sino regular el caudal estabilizando y gobernando la presión de trabajo de todo el sistema de salida para mantenerla a una velocidad de flujo constante y dentro de los niveles apropiados para evitar comportamientos indeseados en dicha salida de flujo. Existen acumuladores de varios tipos: vejiga, membrana, pistón, muelle, etc. y en lo referente a este sistema son válidos todos mientras sean capaces de impulsar un líquido a través de su salida con la presión suficiente para efectuar el trabajo encomendado. Por motivos de rendimiento, en los ejemplos de este modelo se cuenta con dos unidades acumuladoras (3), pero puede contener cualquier número de ellos con el objetivo de mantener una velocidad de salida/entrada de líquido actuante estable. Estos acumuladores están conectados a un colector (26) de salida/entrada del líquido actuante que con sus entradas y salidas soporta las labores de distribución.

LÍQUIDO ACTUANTE Y FLUIDO HIDRÁULICO

Funcionamiento de los líquidos en uso

Este motor está fundamentado en, como se ha dicho, simular la misma presión que la de un salto hidráulico desde un recipiente o tanque que contenga un líquido, para producir en su salida la misma velocidad que aquel. De esta manera, es posible dotar a un fluido una presión procedente de otro fluido distinto, como ocurre en un vaso de expansión o una bomba de ariete en la que el gas de la vejiga presiona al líquido de la otra parte y puede elevarlo si fuera ese su cometido.

Como se ha expuesto reiteradamente, la base fundamental en que se asienta este invento, consiste en deslizar e inyectar apropiadamente un fluido de mayor densidad que la del agua de un sitio a otro que le opone resistencia. Así, la fuerza para tal inyección puede ejercerse de diversas maneras si el resultado es el trasvase de un líquido contenido en un lugar a menor presión que la del recipiente de destino. Dado que no es posible contemplar aquí todas las posibilidades que pudieran lograr el mismo objetivo de inyectar un líquido de presión menor a un tanque de mayor presión, esta memoria, a modo de ejemplo, solo expone la fuerza ejercida por un pistón (19) para vencer las fuerzas opositoras que las válvulas de dicho tanque de presión interponen, el cual en su recorrido utiliza como ariete el mismo líquido actuante, que recargado en la parte sur del cilindro (20) envía al tanque de presión. A efectos de trasvase, se considera que tal líquido es incompresible, pero su comportamiento es maleable, lo que permite aplicar una fuerza uniforme sobre toda la superficie de la vejiga de un acumulador hidráulico y por tanto sobre el gas que aquella contiene.

Por tanto, es obvio que el trasvase del fluido utilizado por la turbina al acumulador hidráulico o depósito de presión puede hacerse también mediante una bomba hidráulica apropiada directamente acoplada al depósito de presión. Según pruebas realizadas, la eficiencia de los pistones o vástagos se ha mostrado más eficiente que la de una de esas bombas y con un menor coste energético. Sin embargo, juntos suman y producen rédito energético.

La compresibilidad del líquido actuante tiene aquí una importancia vital, ya que si el mismo no estuviera comprimido, no saldría a la velocidad correspondiente que intuitivamente asumimos como normal y relacionamos con una columna de agua, por lo que el gas tendría que empujar partiendo desde velocidad “cero”, expandirse y acelerar al líquido hasta alcanzar la velocidad requerida por la turbina, lo que haría menos eficiente a este invento.

Así, por una parte, se dispone del líquido actuante, de densidad lo más alta posible, idealmente mercurio, que contenido en un acumulador hidráulico (3) separado por una vejiga (22) que contiene gas, por el Principio de Pascal, éste presuriza el líquido actuante del mismo recinto a través de la pared deformable de tal vejiga, transmitiéndole los mismos valores de presión que posee y haciéndolo en modo constante. De esta manera, se puede simular un salto hidráulico sin necesidad de elevar ningún fluido, simplemente presurizándolo a través de la vejiga del cilindro hidráulico o por cualquier otro medio que produzca el mismo efecto y lanzarlo desde una salida, en este caso en dirección a una turbina (1 ) situada a corta distancia y preferiblemente algo más elevada para permitir que por la acción gravitatoria pueda después, una vez desposeído el líquido actuante de su presión inicial, llegar a los cilindros (10) en una acción conjunta ampliada con el efecto de succión que estos producen, iniciándose así un nuevo ciclo.

En caso de no utilizarse un motorreductor para mover el vástago de los cilindros, también puede utilizarse cualquier fluido hidráulico estándar o aire comprimido que impulse al pistón desde su parte norte (18), de manera que el proceso anterior pueda realizarse.

Retroalimentación

Según lo expuesto es perfectamente posible retroalimentar este motor y obtener un rédito energético tanto más abultado cuanto mayor sea la densidad del fluido actuante utilizado, puesto que éste en primera instancia sólo se emplea en el retorno deslizándolo como ariete con el que vencer la resistencia que le opone la vejiga elástica en razón de la magnitud de la compresión de su gas y más tarde, una vez cumplido ese objetivo, como elemento impulsor.

CIGÜEÑAL ARMABLE Y MODULAR - FIGURA 12

Funcionamiento del cigüeñal armable y modular

Se trata de un nuevo diseño de cigüeñal basado en otro más antiguo que fue expuesto, descrito y registrado hace más de 15 años en un Modelo de Utilidad anterior por este mismo inventor, pero con una función distinta aquí y acomodado a las características que requiere su trabajo en este motor.

En el caso de utilizarse un motorreductor, este aportará una fuerza de torsión sobre el eje de este cigüeñal que por medio de sus bielas (11) impulsará al vástago (17) de los pistones (19) para producir un movimiento rectilíneo que trasvasará el fluido contenido en la parte sur del cilindro -20-, teniendo aquí un protagonismo distinto al usualmente empleado en motores alternativos, ya que es el cigüeñal el que trasmite la fuerza al pistón y no al contrario.

Este cigüeñal, está formado por piezas separadas (11 , 12, 13) que permiten ensamblarse para así incorporar rodamientos en todos sus puntos de giro. Esta singularidad permite al mismo tiempo ajustar la longitud de sus ejes, muñequillas y bielas para adaptarse a diferentes tamaños de cilindros hidráulicos y las carreras de sus pistones. A este cigüeñal están conectados diversos grupos de parejas de pistones de los cilindros hidráulicos (10), los cuales se desplazan en movimientos contrarios, de manera que como es usual en este tipo de dispositivos, cuando uno sube el otro baja.

En caso de accionamiento de los pistones mediante un flujo por la parte norte de sus cilindros, este cigüeñal no soportará recibirá ninguna fuerza de torsión y por tanto no tendrá una carga de trabajo importante, únicamente la función de gobierno y sincronización general para que los pistones (19) de los cilindros hidráulicos (10), según sus posiciones permitan las fases de entrada/salida de los flujos correspondientes según se mueva el líquido de cada una de las partes de los cilindros hidráulicos (10), bien a los acumuladores hidráulicos (3), bien al depósito de retorno del líquido hidráulico (46) y al gobierno de válvulas, sensores y sincronización de los pistones y por tanto del flujo y de las fuerzas opositoras.

MOTORREDUCTOR, BOMBA HIDRÁULICA O COMPRESOR NEUMÁTICO Son elementos comerciales añadidos que no forman parte de este invento

Dado que los cilindros hidráulicos (10) son actuadores que pueden ser accionados tanto por motorreductores, gas o aceite hidráulico a presión o mediante otros elementos capaces de impulsar su pistón con cualquier medio o método y aunque en el prototipo que se construye se utilizan un motorreductor y una bomba hidráulica trabajando en paralelo, en adelante nos referiremos únicamente a un motorreductor por ser más sencillo de expresar y al mismo tiempo ofrece un uso capaz de adaptarse con facilidad y rapidez a diversas funciones. De este modo, dependiendo de las características de potencia del motorreductor (15), el fluido que llegará a la turbina (1 ) tendrá mayor o menor caudal. Además, la capacidad de succión por unidad de tiempo de los cilindros también será determinante en cuanto a la velocidad de rotación que se pueda dar al cigüeñal para el mismo cometido. Por otra parte, para trabajar a muy altas presiones, quizá las bombas hidráulicas actuando directamente sobre los pistones pudieran ser más eficientes. GENERADOR

Válido caulquier generador del mercado que pueda acoplarse a las necesidades de producción y características de este sistema.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El objetivo preferente de este sistema es el de proporcionar un movimiento de giro al eje de la turbina (1 ) y con ello obtener un par motor con el que hacer girar el rotor de un generador solidario (2) para producir energía eléctrica. Para lograrlo, se debe contar con un depósito o depósitos de presión (3) para enviar a dicha turbina el fluido apropiado. Esto significa que tal depósito ha de estar en condiciones de operatividad en todo momento, es decir con el fluido en el nivel conveniente. Para abastecer del mismo a dicho depósito, se puede optar por diversos métodos; uno a través de los pistones mencionados; otro pudiera ser mediante una bomba hidráulica o un compresor neumático si el fluido fuese un gas; por tanto, sería válido cualquier sistema que sea capaz de recargar el depósito de presión con dicho fluido a medida que este lo va enviando a la turbina de manera que pueda prevenir el decaimiento y mantener la presión de trabajo adecuada.

En base a su eficiencia y algunas otras ventajas que se verán más adelante, este motor se presenta aquí con modo de funcionamiento basado en cilindros con pistones impulsores que utilizan un motorreductor que a su vez los impulsa a ellos y así trasvasar el fluido de retorno procedente de la turbina (1 ) a través del depósito de retorno (46) y las tuberías recarga (6) a los cilindros (10) y desde estos a los acumuladores hidráulicos o depósitos de presión (3).

Arranque

Asumiendo que el pistón (19) de uno de cilindros hidráulicos de cualquier grupo se encuentra en su parte más al norte, la parte sur (20) estará llena de líquido actuante a baja presión, el cual ha llegado hasta ahí como consecuencia de la succión del mismo por el pistón en colaboración con la fuerza de gravedad si como aquí la turbina (1 ) se encuentra en posición más elevada. Así, al accionar el motorreductor (15) que a través del eje del cigüeñal (13) proporcione la fuerza necesaria para cumplir tal función lo pone en movimiento en una trayectoria hacia la parte sur (20) y hasta el límite de su carrera. El líquido que contiene en la parte sur es desplazado hacia el único lugar que le está permitido, que es uno de los ramales de una bifurcación de la tubería de entrada/salida (6) que se divide en dos de ellos separados por sendas válvulas antirretorno de aperturas contrarias, por lo que por presión abre la válvula de retención (9) que permite el paso al colector de alta presión (5) de entrada a los acumuladores hidráulicos (3), mientras que el otro brazo de la misma bifurcación contiene otra válvula de retención (6, 9) de sentido contrario, lo que impide la salida de líquido en esa dirección, ya que lo llevaría de vuelta a la turbina.

Cuando el pistón (19) alcanza su meta, el eje del cigüeñal (13) habrá girado media vuelta y con ello el pistón -o pistones- contrario del mismo grupo también habrá llegado al límite de su carrera hacia la parte norte de su cilindro y con ello habrá succionado líquido actuante procedente de la turbina, llenándose por completo e iniciándose un nuevo ciclo.

Mientras todo esto sucede, existen válvulas independientes (7) con las que se regula el volumen de salida del líquido actuante desde el depósito (3) a la turbina (1 ) para hacerlo coincidir con el procedente de los cilindros, siendo éste el causante de la velocidad que finalmente proporcionará la turbina al generador (2).

Como se observa existen dos salidas principales (4) que a su vez están ramificadas en otras dos y estas también en dos más cada una con el objeto de aplicar el Principio de Bernoulli, dado que a ser de muy alta densidad el líquido actuante, en función de la velocidad de salida del líquido actuante es importante atenuar los impactos del mismo sobre los inyectores (31 ) y las palas de la turbina (38) para evitar daños, razón por la cual, en caso de grandes presiones, incluso se puede optar por aumentar el número de inyectores e incluso el número de turbinas para que se repartan los impactos a menor velocidad, así como magnificar convenientemente los diámetros de las tuberías para una operatividad del sistema que revierta en bajos niveles de mantenimiento.

Dicho de otra manera y con datos concretos: si el caudal de entrada desde los cilindros hidráulicos (10) fuera de 20 litros por segundo, el caudal de salida hacia la turbina ha de ser idéntico. En una instalación en la que se trabaje con 100 bares de presión, la velocidad de circulación del líquido actuante hacia la turbina de un volumen de 20 l/s de líquido actuante sería de unos 140 m/s suponiendo una tubería de algo menos de 1 ,5 cm 2 de superficie, lo que obligaría a robustecer la turbina para resistir el impacto de tal líquido “pesado” lanzado a semejante velocidad.

Por ello, la alimentación de la turbina se ha diseñado de manera que se distribuya el flujo entre diversos inyectores (31 ), los cuales además distribuyen el líquido actuante en un caudal de forma plana (34). En este caso, se contemplan 4 inyectores que lanzan un chorro plano de 125 mm x 3 mm y lo hacen por igual y con la misma intensidad a lo ancho de todo el espacio ocupado por los discos (37) y las palas de la turbina (38) los cuales en este modelo ofrecen una superficie de salida de unos 15 cm 2 , equivalentes a una tubería de 4,37 cm de diámetro, reduciendo así en más de 10 veces la velocidad de salida del líquido actuante en el momento del impacto. Pruebas posteriores podrán aconsejar reducir o ampliar la velocidad de salida del líquido actuante.

Una vez en marcha el rotor de la turbina (37), el líquido actuante, tras recorrer el camino descrito con anterioridad, se dirige hacia la salida de la turbina (47) y llega al depósito de retorno (46) cuyas salidas (6) están conectadas a través de válvulas de retención (9) que permiten la salida, pero no la entrada hacia el mismo depósito y de ahí hacia la parte sur de los cilindros (20), completándose así el recorrido de un mismo paquete de líquido actuante.

Dado que todos los circuitos y depósitos de este motor son recintos estancos que se mantienen en todo momento llenos de líquido actuante, éste tiene la capacidad de realimentarse incluso en situaciones de ingravidez, puesto que la carga de los cilindros se logra por succión, dicho lo cual, se infiere que en situaciones de ingravidez es necesario contar con una presión suficiente en el circuito de recarga para lograr el efecto succionador, lo que significa que es posible generar energía eléctrica tanto en naves espaciales como en aviones o barcos cuya horizontalidad sea inestable.

En cuanto a sus prestaciones, un motor de cilindrada similar a la de un vehículo todo terreno de 4 litros trabajando a una presión de 100 bares que utilizara un líquido actuante con una densidad de 4g/cm 3 , desarrollaría una potencia de 4 x 4 x 9,81 x 1000 / 1000 = 156,96 kW, cuatro veces mayor que la de un salto hidráulico equivalente, todo ello debido a la mayor densidad del líquido actuante; lógicamente, a la energía producida habría que restarle algo más de la cuarta parte para realimentar el sistema, pero aún así sería muy rentable su utilización. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Por claridad, no se muestran bancadas, soportes, cables, etc., en los dibujos

FIGURA 1 - Vista general, perspectiva 1 en la que se muestran algunos de los componentes: 1 Turbina

2.- Alternador

3.- Acumulador hidráulico

4.- Salida del líquido actuante a la turbina

5.- Colector de alta presión

6.- Recarga de cilindros e inyección a colector de presión

7.- Válvulas de salida a turbina

8.- Válvulas de entrada a depósito de presión

9.- Válvulas antirretorno

10.- Cilindros hidráulicos

11 .- Bielas

12.- Muñequillas cigüeñal

13.- Eje cigüeñal

14.- Soportes autoalineantes del cigüeñal

15.- Motorreductor

16.- Polea y correa motorreductor

17.- Vástago del cilindro

46.- Depósito de retorno

47.- Columna de evacuación o desagüe de la turbina

FIGURA 2 - Cilindros impulsores con las distintas partes que los componen:

17.- Vástago del cilindro

18.- Parte norte

19.- Émbolo

20.- Parte sur que impulsa el líquido actuante

21.- Entrada/salida de líquido actuante

FIGURA 3 - Acumulador hidráulico:

3.- Acumulador hidráulico

22.- Membrana o vejiga FIGURA 4 - Turbina y conexiones:

1 Turbina

5.- Colector de alta presión

6.- Recarga de cilindros e inyección a colector de presión

9.- Válvulas antirretorno

46.- Depósito de retorno

47.- Columna de evacuación o desagüe de la turbina

FIGURA 5 - Turbina y ruta del líquido actuante en circuito cerrado:

1 .- Turbina

2.- Alternador

3.- Acumulador hidráulico

4.- Salidos del líquido actuante hacia la turbina

5.- Colector de alta presión

6.- Recarga de cilindros e inyección a colector de presión

7.- Válvulas de salida a turbina

8.- Válvulas de entrada a depósito de presión

9.- Válvulas antirretorno

46.- Depósito de retorno

47.- Columna de evacuación de la turbina

FIGURA 6 - Conjunto rotor de la turbina con inyectores:

31 .- Conjunto inyector turbina

33.- Difusor de salida

34.- Boca plana de salida

37.- Rotor formado por conjunto de discos paralelos

38.- Palas o álabes

39.- Salidas del líquido actuante

FIGURA 7 - Interior de la turbina con chasis interno:

31 .- Conjunto inyector turbina

32.- Entronque de conexión a turbina

37.- Rotor formado por conjunto de discos paralelos

38.- Palas o álabes

39.- Salidas fluido actuante

40.- Escudo protector de impacto del líquido actuante 41 Retén

42.- Chasis interno

43.- Eje

FIGURA 8 - Vista interna del recinto del rotor:

31 .- Conjunto inyector turbina

37.- Rotor formado por conjunto de discos paralelos

38.- Palas o alabes

44.- Contenedor discos

FIGURA 9 - Recinto cilindrico del rotor:

38.- Palas o alabes

44.- Contenedor discos

45.- Ranuras de acople inyectores

FIGURA 10 - Vista de la turbina y su sistema de evacuación:

1 .- Turbina

46.- Depósito de retorno

47.- Columna de evacuación o desagüe de la turbina

49.- Motorreductor del agitador

FIGURA 11 - Vista de la turbina y el sistema de desagüe:

1 .- Turbina

47.- Columna de evacuación o desagüe de la turbina

48.- Agitador interno del depósito de retorno

49.- Motorreductor del agitador

FIGURA 12 - Cigüeñal modular:

12.- Muñequillas cigüeñal

13.- Eje cigüeñal

14.- Soportes autoalineantes cigüeñal

50.- Rodamientos biela-muñequilla

51.- Bulones biela-muñequilla