D E S C R I P C I Ó N

OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención, tal y como expresa el enunciado de la presente memoria, se refiere a una plataforma marina, la cual está equipada con un mecanismo destinado a aprovechar la energía obtenida del movimiento de las olas y de las mareas y convertirla en electricidad. Esta plataforma, en conjunción con el mecanismo dispuesto, logran aprovechar la energía cinética del oleaje y las mareas con un rendimiento sustancialmente mayor a los métodos empleados en la actualidad, siendo esto posible gracias a su capacidad de obtener energía de dos fuentes diferenciadas, las cuales hasta la fecha se aprovechaban mediante dispositivos diferentes.

Más concretamente, la plataforma dispone a lo largo de su perímetro exterior de una serie de brazos equipados con boyas en sus extremos los cuales se han dispuesto de tal manera que el movimiento de la superficie del agua se transmite a lo largo de dichos brazos hasta accionar una batería de compresores donde se comprime un fluido que a continuación será aprovechado para generar energía mediante turbina o elemento similar.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tendrá aplicación dentro del sector de la industria empleado en las energías renovables, especialmente en la producción de energía eléctrica a partir de éstas. También se encontrarán aplicaciones dentro del sector marítimo, como medio adicional de obtención de energía. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad, el aprovechamiento de la energía mareomotriz es una materia en la que no ha sido posible lograr un óptimo aprovechamiento de todas las posibilidades existentes para obtener un alto rendimiento del equipo extractor de energía. Es conocida la existencia de muy diversos tipos de dispositivos que logran extraer energía del movimiento de la superficie marítima. Sin embargo, estos dispositivos se enfrentan a un ambiente muy agresivo, por lo que las operaciones de mantenimiento y de implantación son altamente costosas e impiden la disposición de equipos complejos.

Los equipos más sencillos dispuestos en la actualidad son incapaces de aprovechar tanto el movimiento de las mareas como los movimientos de subida-bajada de las olas y los movimientos laterales de éstas, por lo que se produce una bajada del rendimiento de estos dispositivos que con la invención que se presenta en ésta memoria en posible mitigar.

Es conocida por parte del titular de la presente memoria la existencia de los siguientes documentos: ES 2148105 Bl . Planta para el aprovechamiento de la energía motriz del mar (Pérez Rodríguez, José Abel; Díaz Hernández Pedro; 01/12/1998). Consiste esta invención en una planta formada por una bomba vertical anclada al fondo del mar, que es actuada mediante flotador unido a un embolo para impulsar el agua a través de unas tuberías de presión hasta un acumulador, de donde pasa a una turbina que mueve un generador eléctrico. Estando la bomba formada por dos tubos coaxiales deslizante uno en el interior del otro, actuando el interior como émbolo unido a una boya en superficie que le transmite el movimiento, mientras el externo estará anclado al fondo y mantenido en posición vertical por flotadores alojados en su extremo superior, con lo que el movimiento de las olas actúa dicha bomba para el movimiento de la planta.

Esta invención adolece de la limitación de que se únicamente desarrolla presión en los émbolos según la capacidad de flotación de la boya, generando energía en la subida de ésta. No se aprovecha al máximo el peso de ésta para aprovechar los movimientos descendentes del oleaje.

ES 2 104 181. Dispositivo para un aparato de energía de olas basado en una boya. Torger Tveter; 09/10/1992). Se trata de un dispositivo formado por una boya que está conectada a un pistón el cual a su vez queda anclado al fondo marino. Dicho pistón posee válvulas de entrada y salida del agua que permiten su impulsión aprovechando el movimiento de subida y bajada transmitido a la boya por las olas y mareas. Este dispositivo funciona asociado a una o varias dársenas donde se acumula el agua impulsada, reservando la energía almacenada para ser aprovechada en momentos de baja producción.

La invención objeto de la presente memoria presenta semejanzas con la citada en el hecho de emplear uno o varios cilindros con sus respectivos pistones y la valvulería asociada. El rendimiento obtenido con este dispositivo será bastante inferior debido a que únicamente emplea un conducto para el transporte del agua, haciéndose necesario esperar a cada ciclo de marea para poder regular el caudal de transporte de agua y, por tanto, la cantidad de energía a producir. ES 2216571. Aparato flotante y procedimiento para extraer energía de las olas marinas. (Ocean Power Delivery Limited, 24/09/1998). Consiste en un dispositivo formado por una estructura articulada en la que cada par de elementos estructurales adyacentes están conectados entre sí mediante un elemento de acoplamiento de forma que permita un movimiento rotacional relativo entre éstos, en virtud de lo cual cada uno de dichos acoplamientos incluye un elemento adaptado para extraer energía del movimiento rotacional relativo de dichos elementos estructurales. Además, comprende medios para aplicar un ángulo de inclinación de balanceo al eje de rotación relativa de cada acoplamiento, así como medios para aplicar una restricción variable a la rotación relativa de cada par de elementos estructurales adyacentes.

Esta invención presenta el problema de poseer una eficacia lineal sobre una ondulación algo limitada, no proveyendo por tanto un rendimiento demasiado alto a la operación de extracción de energía.

ES 2291525. Una unidad olamotriz y el uso de una unidad olamotriz para la producción de energía eléctrica, un método para generar energía eléctrica y un sistema de componentes para fabricar un generador lineal para una unidad olamotriz. (Seabased AB, 10/01/2002). La unidad olamotriz comprende un cuerpo flotante y un generador eléctrico lineal cuyo rotor está conectado a dicho cuerpo flotante y cuyo estator está anclado al fondo marino y presenta la particularidad de disponer de un bobinado que forma una serie de polos en la dirección del movimiento del rotor. El movimiento relativo entre las piezas del generador eléctrico en combinación con los campos magnéticos generados provocará la obtención de energía eléctrica que será desviada para su consumo. Las diferencias con la invención que se preconiza en esta memoria son notables, resaltando como principal el hecho de que la plataforma flotante no necesita de la instalación de maquinaria en el lecho marino, además de aprovechar la energía contenida en las olas en mayor grado que el dispositivo aquí indicado.

Por todo lo indicado, no es conocida por parte del titular de la presente memoria la existencia de ningún dispositivo que ofrezca las prestaciones descritas y que disponga de un mecanismo de funcionamiento similar, por lo que la invención se configura como una evidente novedad. En base a esto, se solicita la correspondiente protección ofrecida a este tipo de invenciones.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La plataforma flotante para aprovechamiento de energía mareomotriz que se preconiza está conformada a partir de una plataforma que será la base estructural de todo el conjunto. Partiendo de una base rectangular, si bien el empleo de cualquier otro tipo de geometría no alteraría el principio fundamental de funcionamiento, cuya flotabilidad quede debidamente garantizada, se dispondrá en su perímetro una multiplicidad de dispositivos encargados de la obtención de energía a partir del movimiento de la superficie del agua. La plataforma estará convenientemente anclada al fondo marino mediante cualquier sistema adecuado como tirantes o pilares.

El accionamiento de los dispositivos para obtención de energía estará confiado al movimiento de unas boyas mecánicamente conectadas a éstos mediante brazos, articulados o no, y cigüeñales. Fijado a la pared de la plataforma se dispondrá uno o varios rodamientos que servirán de punto de apoyo para el giro de cada cigüeñal. Mediante dicho movimiento de giro se accionará un juego de bielas y pistones que comprimirá el fluido contenido en las baterías de compresores para posteriormente dirigirlo hacia un tanque de almacenamiento.

El movimiento ascendente y descendente de las boyas actuará sobre el cigüeñal provocando un giro parcial de éste, provocando a su vez dicho giro que por medio de las bielas se accione una batería de compresores, comprimiendo aire uno y expandiendo el volumen de la cámara el otro. El punto muerto de cada pistón que conforma una pareja estará en el punto medio del cilindro.

Tal y como se ha comentado, los cigüeñales son accionados por el movimiento de unas boyas dispuestas en el perímetro de la plataforma. De cada una de estas boyas saldrá una pareja de brazos que puede estar dispuesta tanto en paralelo como en forma de "V", los cuales apoyarán sobre los rodamientos, punto donde conectan con los cigüeñales citados. La geometría del brazo que conecta la boya con el mecanismo de obtención de energía podrá ser variada convenientemente sin alterar el principio fundamental de la invención, confiriéndose dicha geometría como una simple opción de diseño.

Mediante la implementación de un tramo telescópico en el brazo se permite regular en cualquier momento la longitud de éste. Así, ante olas de mayor altura el brazo se extenderá de manera que el ángulo recorrido por el brazo sea el mismo que en la situación inversa, es decir, olas de pequeña altura y el brazo recogido para reducir su longitud. La extensión del brazo será regulada automáticamente mediante un sistema hidráulico de extensión de los brazos que estará conectado a las baterías de compresores, de manera que la presión de los compresores será la que marque la longitud de extensión del brazo. En caso de que aumente la altura de la ola en un momento determinado, se producirá un aumento de la presión en los compresores fruto del aumento en la inclinación del brazo. Dicho aumento de presión hará que el fluido hidráulico se desvíe por una válvula hacia el sistema de extensión del brazo y se reduzca así el ángulo de inclinación del brazo hasta que la presión vuelva a estar en los márgenes adecuados, momento en el que se detendrá la extensión del brazo. Del mismo modo, si la altura de ola disminuye, la presión en los compresores bajará y el fluido hidráulico del mecanismo de extensión se recogerá dentro de éstos de modo que el brazo se recogerá hasta que se alcance la presión de trabajo en los compresores. En el caso de que no haya olas el brazo quedará completamente recogido y el sistema de extensión en reposo.

Un sistema de balancín que se dispone sobre la parte horizontal de los brazos permite aumentar la energía obtenida en cada movimiento de subida/bajada de la boya. Dicho sistema consiste en la disposición de un carro o contrapeso móvil dispuesto sobre el tramo horizontal del brazo, cuyo movimiento se realiza a través de unas guías de 20 cm de longitud. El citado carro móvil estará unido en ambos extremos a sendas bielas que transmitirán el movimiento hasta sendas baterías de compresores. Para garantizar que el movimiento del carro móvil que acciona las baterías de compresores es uniforme, es necesario regularizar la inclinación del brazo en los movimientos de subida / bajada de la boya, de manera que el ángulo de inclinación máximo del brazo sea siempre el mismo, lo que se logra mediante la regulación de la longitud del brazo. Las boyas deberán estar correctamente dimensionadas de manera que tengan capacidad para mover el peso de cigüeñal, brazos, bielas y pistones y demás componentes móviles de la plataforma, y además ser capaces de comprimir el fluido dentro de las baterías de compresores hasta la presión nominal del tanque de almacenamiento. Asimismo, el volumen de cada boya habrá de ser tal que permita que el conjunto de la plataforma se mueva de forma coordinada con el oleaje de la superficie. Cada una de estas boyas dispondrá de otra boya anexa que servirá de contrapeso, para regular adecuadamente la presión sobre el sistema mecánico. El peso que conforma este contrapeso será ligeramente superior a la presión a la que esté trabajando la boya, de manera que sea capaz de tirar de la boya hacia el fondo y asegure así un correcto contacto de todos los componentes de la plataforma.

La estructura de la boya consistirá en una boya de la que saldrán verticalmente una serie de brazos telescópicos movidos hidráulicamente que permiten regular la altura de la boya y aligeran el conjunto además de dotarlo de una mayor resistencia estructural al permitir los brazos telescópicos la disposición de arriostramientos adecuados para conformar una estructura sólida. La unión del brazo con la boya y la estructura de brazos telescópicos que regula su altura se realiza mediante una articulación que girará sin restricciones en el plano horizontal, permitiendo en principio el giro de la boya ante la acometida de esfuerzos laterales. Dicho movimiento de giro se verá amortiguado por la disposición de una serie de compresores que unen cada uno de los brazos telescópicos de la estructura de la boya con el brazo principal. De esta manera cada movimiento de giro de la boya se traducirá en un movimiento de compresión de la mitad de los compresores dispuestos y de expansión en el resto.

Cada uno de los cilindros de los pistones dispondrá de una conexión que dirigirá el fluido, una vez que haya alcanzado la presión adecuada, hasta un tanque de almacenamiento donde se guardará hasta que sea necesario su uso. Como opción de diseño será posible el empleo de más de un tanque de almacenamiento, no teniendo este hecho influencia sobre el principio fundamental de la invención.

Los tanques dispondrán de valvulería adecuada para regular la admisión de aire y evitar retornos por las líneas de aire hacia los pistones. Dicha valvulería servirá también para controlar la presión máxima en los pistones, de manera que ésta siempre se ajuste al nivel del oleaje o la marea que haya en esos momentos, evitando así roturas por esfuerzos excesivos sobre el mecanismo de la plataforma.

Desde el tanque de almacenamiento, el aire comprimido se liberará para ser llevado hacia una turbina a través de un colector. La entrada de aire comprimido a la turbina la accionará, permitiendo finalmente así accionar un generador eléctrico que será el que nos proporcione la energía eléctrica.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que se está realizando, y con objeto de facilitar una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria como parte integrante de la misma, unos dibujos realizados con carácter ilustrativo y no limitativo, que a continuación se procede a describir:

Fig. 1 en la que se presenta una vista en perspectiva del dispositivo.

Fig. 2 en la que se presenta también en perspectiva un conjunto de boya con contrapeso más los brazos que conectan al cigüeñal y los pistones, junto con la barra vertical para nivelación de la plataforma. Fig. 3 en la que se representa esquemáticamente el circuito que recorre el aire comprimido desde los conjuntos compresores de aire hasta el generador eléctrico.

Fig. 4 en la que se observa una secuencia en la que un conjunto generador de energía está inicialmente en reposo y una ola eleva la boya y la desciende, provocando el movimiento del cigüeñal y a través de éste, el de los pistones. Una línea de referencia común a las tres figuras facilita la observación del movimiento de la boya.

Fig. 5. Se presenta una vista en perspectiva de uno de los brazos de la plataforma donde es posible observar todas las modificaciones introducidas. En esta figura no aparecen representados todos los componentes hidráulicos (bombas, motores, manguitos...) necesarios para mover las diferentes partes que componen el conjunto representado para mayor simplificación del dibujo.

Fig. 6. En esta figura aparece representada la secuencia de funcionamiento del balancín dispuesto sobre el brazo de la plataforma, de manera que en la parte más elevada de la ola el carro se desplaza hacia la derecha accionando las baterías de compresores en un sentido, mientras que en la parte inferior de la ola se realiza el movimiento inverso.

Fig. 7. Se representa la variación de ángulo (b con el brazo extendido y b' con el brazo recogido, resultando un ángulo mayor) provocada por el movimiento de extensión del tramo telescópico del brazo ante una misma altura de ola. Mediante la regulación del ángulo b se posibilita el correcto funcionamiento del resto de modificaciones incluidas en la memoria. Fig. 8. Se representa un detalle del movimiento de la boya ante los esfuerzos laterales, que provocará el movimiento lateral de la boya gracias a la articulación dispuesta en el extremo del brazo de manera que una batería de compresores aprovecha el movimiento relativo entre el extremo del brazo y la estructura de la boya.

DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación, no pretendiendo en absoluto limitar el alcance de esta. La plataforma (1), de base rectangular, dispone en su perímetro de 16 boyas (2). Las dimensiones de la plataforma serán de 275 x 100 x 5 metros aproximadamente. Las boyas (2) quedan regularmente dispuestas a lo largo del perímetro, quedando por tanto 6 boyas (2) en cada uno de los lados largos y 2 boyas (2) en cada uno de los lados cortos. Estas boyas además disponen de un contrapeso (3) conectado a ellas mediante un cable de acero.

Cabe la posibilidad de sustituir la disposición de contrapesos (3) por boyas capaces de alojar agua en su interior o expulsarla a conveniencia mediante el empleo de bombas automatizadas. De este modo se logrará que el peso de la boya siempre sea el adecuado para las condiciones de trabajo de cada momento ó el sistema de ruedas con botella hidráulicas. Sin embargo, en el ejemplo actual se detalla la variante de boyas (2) con contrapesos (3), dado que el uso o no de contrapeso no influirá sobre la esencialidad de la invención. La boya (2) estará conectada a los brazos (4) mediante una nueva barra vertical que actuará como nivelador de la plataforma (21). La altura de la boya (2) podrá ser modificada a voluntad mediante el desplazamiento de ésta a lo largo de dicha barra vertical. Una vez situada a la altura adecuada se fijará mediante cualquier mecanismo válido para ello. De esta manera la flotabilidad de la plataforma no influirá sobre el funcionamiento de los mecanismos de obtención de energía, dado que la altura inicial de las boyas (2) siempre será la del nivel del mar. También es resaltable el hecho de que los niveladores de plataforma (21) dispondrán de un tope (22) superior e inferior que impedirán la salida de la boya (2) ante situaciones accidentales.

Tal y como se ha indicado la configuración de los brazos (4) puede ser realizada de varios modos diferentes. En la figura 5 se representa otra opción de diseño en la que el brazo (4) que soporta la boya dispondrá de un tramo telescópico (25) que será accionado hidráulicamente y estará formado por dos vigas simétricas convenientemente arriostradas para formar una estructura a cuyo extremo se anclará la estructura de la boya (2) junto a los tramos telescópicos (21 y 34) que permiten regular la altura de la boya y que funcionarán hidráulicamente. Si bien en el presente ejemplo se disponen parejas simétrica de brazos (4) entre los cuales se acoplarán diversos dispositivos, cualquier tipología de brazo ya sea formado por una viga simple o por varias, que sea capaz de albergar los dispositivos descritos y pueda incorporar un tramo telescópico (25) no alteraría la esencialidad de la invención, resultando únicamente una opción de diseño más entre una gran variedad de posibilidades.

Sobre la cara interna de cada una de las vigas que forman el brazo (4) se disponen raíles (28) de una longitud tal que abarque la longitud total del carro (24) que se desplazará por ellos más una longitud igual al recorrido necesario para la activación de la batería de compresores (27) mediante las bielas (26) correspondientes. La pareja de raíles (28) podrá estar dispuesta en cualquier parte de los brazos (4) o incluso consistir en un único raíl, aspecto éste que no influirá en la esencialidad de la invención. La única condición a cumplir será la de posicionarse en una zona del brazo (4) tal que la inclinación alternante prevista sea la adecuada para provocar el desplazamiento del carro (24) simplemente por acción de la gravedad. Teniendo en cuenta que cuanto más cerca del apoyo (10) se dispongan los raíles (28) mayor será dicho ángulo, se habrá de calibrar la separación con el punto de apoyo en función de la altura media de ola esperada y de la capacidad de la batería de compresores (27) dispuesta.

De cada estructura de boya (2) saldrá una pareja de brazos (4) que conectarán con el cigüeñal (5), teniendo cada uno de estos brazos (4) una longitud aproximada de 1,90 metros de largo, y llegarán sin articulación ninguna hasta una barra transversal (36) que servirá como repartidor del cigüeñal (5) y en cuyos extremos se dispondrá sendas parejas de juegos de biela (6) y pistones (7). De este modo, cada boya (2) podrá accionar 8 pistones (7) de modo alternativo, teniendo así siempre cuatro en fase de compresión y 4 en fase de expansión. La estructura estará formada por la boya (2), el soporte de la boya (35) donde irán conectados los tramos telescópicos (34) que estarán parcialmente alojados en los brazos de nivelación (21) los cuales encajan sobre un conector (33) que los mantiene unidos a todos y en posición. Sobre el citado conector (33) y unidos a éste mediante las correspondientes bielas (31) se dispondrá una batería de compresores (32) que se sujeta a un anclaje (30) el cual los mantiene a todos fijos con respecto al brazo (4). Desde el conector (33) y en su parte central surgirá una viga de conexión (40) que dispondrá en una parte accesible de una esfera (37) resistente que conformará una articulación sobre la cual deslizará libremente una cazoleta (38) unida al extremo del brazo (4) mediante un soporte intermedio (29). Además, la esfera (37) en su parte inferior dispondrá de un tope de seguridad (39) consistente en un recrecimiento del radio de la esfera (37) de modo que el giro de ésta sobre la cazoleta (38) quede limitado. Así, se permite que los movimientos laterales de la boya (2) no sean absorbidos por la estructura de la plataforma, sino que la boya (2) girará libremente accionando de este modo las bielas (31) y poniendo en marcha una serie de compresores (32) que están unidos fijos a la estructura del brazo.

Los pistones (7) dispondrán de válvulas de admisión para el fluido (8) en la entrada de la cámara (9) así como de válvulas antirretorno (11) en la salida de la cámara. Una conexión (13) llevará el fluido comprimido desde la salida de la válvula antirretorno (11) hasta el colector (14) que deposita el fluido en el tanque de almacenamiento (15) a través de una serie de conexiones secundarias (12).

Anclados a la pared exterior (23) de la plataforma (1) se dispondrán los rodamientos de soporte (10), que servirán para soportar el cigüeñal (5) y permitir su giro libremente. Tal y como puede observarse en la figura 5, una adecuada nivelación de la altura de la boya (2) en función de altura de la marea así como una correcta disposición de los raíles (28) permite que el carro (24) se mueva alternativamente hacia derecha e izquierda simplemente por la acción de la gravedad, actuando así sobre las baterías de compresores (27).

Los émbolos de los pistones (7) con una superficie del mar sin movimiento estarán en el punto medio del cilindro, mientras que una ola que provoque una elevación de la boya (2) hará que los brazos (4) se eleven y el cigüeñal (5) se mueva, provocando el giro de la biela y comenzando a comprimir el fluido en el pistón (7) superior. Cuando la boya (2) descienda con respecto a su posición inicial también se producirá este mismo fenómeno en el pistón contrario.

El tanque de almacenamiento (15) dispondrá también en su entrada de una válvula antirretorno (16) que impida el retorno del fluido comprimido hacia el circuito de los pistones, además de regular la presión de almacenamiento. Asimismo dispondrá de su correspondiente válvula de seguridad (17) para evitar presiones excesivas en su interior. En la salida otra válvula reguladora (18) controlará la presión a la que se manda el fluido a la turbina (19), de modo que será posible regular el funcionamiento de dicha turbina (19) permitiendo así que se conserve fluido en el tanque (15) para seguir produciendo en momentos en que el movimiento de la superficie del mar sea insuficiente para generar energía. Desde el tanque de almacenamiento (15) el aire se llevará hacia la turbina (19) que a su vez moverá el generador eléctrico (20), el cual produce la energía buscada.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más amplia su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.