MARTINEZ BOUDES, Diego (Juan Ramón Jiménez 8, Madrid, E-28036, ES)
| REIVINDICACIONES 1- Sistema hidroneumático transformador de la energía discontinua de las olas en energía continua caracterizado por comprender: - un frente con una pluralidad de embocaduras (1.) d captación de agua de la ola en rotura, ■ - una pluralidad de conductos convergentes (3) de captación de agua asociados a las embocaduras (1), - una válvula de desaireación (4) graduable conectada al extremo de cada conducto convergente (3), seguida de una válvula de apertura unidireccional (5), ambas protegidas por compuertas aguas arriba y abajo para su mantenimiento, - al menos un colector (6) que recoge el flujo proveniente de cada válvula de apertura unidireccional (5), - un depósito de equilibrio integrador de presiones .que recibe el agua del colector (6), de tal manera que los esfuerzos horizontales generados por las olas, se transforman en su mayor parte en presiones internas en el depósito hidroneumático (7), y la energía incidente de las olas, originalmente discontinua, se transforma en una energía continua uniforme. 2.- Sistema hidroneumático según reivindicación 1 caracterizado porque comprende una galería {2) de acceso a la válvula de desaireación (4) y a la válvula unidireccional para su mantenimiento. 3. - Sistema hidroneumático según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque el depósito de equilibrio es un depósito hidroneumático (7) que comprende un depósito (11 ) aire/agua dispuesto sobre una tubería de carga (8) conectados hidráulicamente. 4. - Sistema hidroneumático según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque el depósito de equilibrio es una chimenea de equilibrio. 5- Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una turbina (9) situada en la zona baja del depósito hidroneumático (7). 6.- Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende en cada embocadura (1) medios de protección contra cuerpos flotantes seleccionados entre reja, rejilla o red. 7.- Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una tubería de purga de arenas en la tubería de carga antes de entrada en turbina. 8. - .Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende medios de control y eventual limitación de presiones. 9. - Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende medios de control de altura de ola aguas arriba del frente receptor del dispositivo, asociado a las medidas de control y mantenimiento de la cámara de aire del depósito hidroneumático y su presión y a las válvulas o clapetas electromecánicas regulables 10. - Sistema hidroneumático según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende medios de graduación del sistema de desaireación en función de la cantidad deseada de aire en el depósito hidroneumático 1 1. - Sistema hidroneumático según reivindicación 10 caracterizado porque los medios de graduación son automáticos o controlables externamente. |
DE LAS OLAS EN ENERGÍA CONTINUA
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo del aprovechamiento de la energía discontinua de las olas, en zona costera o frente a un dique de fábrica, para su transformación en energía continua y manejable, cuyas utilizaciones principales son el aprovechamiento de esa energía en zona costera o la reducción de esfuerzos sobre los diques.
Antecedentes de la invención
Los sistemas de aprovechamiento de l energía de las olas en la misma costa conocidos hasta la fecha son pocos, y, los que hay, suelen aprovechar la energía a través de la generación de aire comprimido por el movimiento de las olas.
En lo que se refiere a. la utilización de la invención para disipar la energía sobre diques portuarios de fábrica, los modelos existentes confían la disipación al movimiento desordenado del flujo de agua incidente en eí propio dique, sin devolución ordenada de esa energía incidente al mar en una zona donde no pueda dañar ni al dique ni a la navegación próxima a él, como hace la invención que se presenta.
El antecedente ES339502 divulga un sistema que se basa fundamentalmente en la creación de una corriente de aire, que incluso con oleajes de pequeña magnitud, alcanzan valores, de velocidad sumamente elevados y por lo tanto adecuados para el accionamiento de una turbina que mediante la oportuna transmisión mecánica, transmite una potencia proporcionada a la instalación de aplicación del sistema. Esta invención utiliza el aire como fluido que acciona una hélice y no el agua accionando una turbina como la presente invención.
Por otro iado el antecedente JP6101 Í468 divulga un sistema de generación de energía a partir de las olas en la costa y puertos que genera electricidad por medio de una planta qué permite que una ola cerca de la orilla entre en puertos estrechos dispuestos entre la pendiente de un suelo de hormigón y las paredes de hormigón del dispositivo, con propulsores giratorios dentro de dichos puertos. El rendimiento es bajo y la energía difícil de aprovechar.
El documento EP0892889 se refiere a un convertidor de energía de las olas hidroneumático sumergido que aprovecha la diferencia de presión hidrostática de las crestas y valles de las olas mediante unidades fijas en el fondo marino que comprenden un pistón acoplado a un segundo pistón con un diámetro menor movible en un cilindro hidráulico. El mantenimiento del complejo sistema es de gran dificultad.
Ninguno de los antecedentes citados es capaz de derivar directamente la energía discontinua de las olas y al mismo tiempo aprovechar esa energía, y ninguno de ellos utiliza, o deriva, la energía del agua en rotura de ola o próxima a la rotura. Descripción de la invención
La invención comprende un dispositivo hidroneumático que lamina las puntas de energía incidente (por reflexión o en rotura) y que permite absorber las puntas temporales en un depósito dé aire a presión conectado con el circuito hidráulico. El depósito de aire a presión devuelve de modo continuo, aunque variable en su intensidad con la altura y la frecuencia de las puntas de energía de ola absorbidas, la energía media captada en esas olas, al transmitir su presión al agua contenida en el circuito hidroneumático.
Esta energía laminada puede ser utilizada para generar energía eléctrica mediante una turbina y un dispositivo de entrega del agua turbinada a un nivel de profundidad no afectado por el movimiento de las olas en superficie (caso del aprovechamiento energético), o devolverse al mar a profundidad suficiente para no crear problemas de navegación, (caso de diques portuarios).
La invención permite:
El aprovechamiento maremotriz costero y
- La construcción de diques verticales que deriven la energía de las olas incidentes evitando daños en la estructura resistente aligerada.
En la zona costera- con rotura de ola, buena parte de la energía se manifiesta en forma de energía cinética, sensiblemente horizontal, de la masa de agua de la ola. En costas donde la disposición de fondos no da lugar a rotura de ola en la zona próxima a la estructura de recepción, puede corregirse la altura e inclinación del fondo mediante escollera, o dispositivos móviles, sólidos o líquidos, en el caso del uso del sistema para el aprovechamiento de la energía.
La masa de agua captada se canaliza desde la embocadura por un conducto de captación y orientación del flujo de sección decreciente, con variaciones de sección a lo largo de su recorrido que garantizan escasas pérdidas de carga en el conducto.
En el final de cada conducto de captación, la sección de dicho conducto permite la instalación de una válvula o clapeta de apertura unidireccional, precedida por una válvula de desaireación.
El frente al mar del dique dispone de un conjunto de aberturas que constituyen embocaduras de células de sección decreciente, formando así un conjunto de elementos de captación y orientación del flujo. Las variaciones de sección a lo largo del recorrido de la célula están concebidas para garantizar escasas pérdidas dé carga en el conducto, lo que se traduce en un alto rendimiento energético para el aprovechamiento de la energía, y en un bajo esfuerzo sobre la estructura en la utilización de la invención' para diques disipadores.
En el final de cada conducto de captación, su sección es la adecuada para la instalación de una válvula o clapeta de apertura unidireccional, que evite el retorno hacia el lado mar del agua recibida por la célula: la energía cinética de la masa de agua abre la válvula contra la energía de presión del agua contenida en el depósito hidroneumático de carga en el que desemboca. Consumida la energía cinética de la ola entrante se cierra la válvula contra la energía de presión hidroneumática interna, con lo que gran parte de la energía de la ola captada queda incorporada al circuito hidroneumático.
El sistema hidroneumático transformador de energía discontinua de las olas en energía continua comprende:
-Un frente con una pluralidad de embocaduras de captación de agua de la ola en rotura.
- Una pluralidad de conductos convergentes de 'captación asociados a las embocaduras. Las embocaduras pueden tener diversas formas geométricas y dimensiones variables, condicionadas aguas abajo del circuito hidráulico por las dimensiones de los elementos de control del flujo (válvulas, tuberías y compuertas) y la velocidad admisible en ellos. La superficie total del conjunto de embocaduras cubre el total del frente previsto de ataque de las olas. Los tabiques que limitan las embocaduras elegidas, tienen en el frente de ataque de la ola la anchura estructuralmente necesaria para resistir los esfuerzos que la ola máxima prevista genere. Las dimensiones de embocadura de las células pueden no ser uniformes si las condiciones específicas del proyecto lo aconsejaran, en función de la carrera de marea y de la densidad de energía esperada ligada a la altura de la ola en los distintos niveles del. frente de captación.
- Una válvula de desaireación graduable conectada al extremo de cada conducto convergente seguida de una válvula de apertura unidireccional. Por necesidades de mantenimiento o eventual substitución, las válvulas o clapetas deben estar protegidas por compuertas aguas arriba y aguas abajo, y hay que prever un acceso de conservación como una galena. La válvula de desaireación es a la vez sensible y rápida a la apertura o cierre en función de la magnitud de las fuerzas que a ambos lados la solicitan alternativamente, y resistente y duradera frente a esfuerzos por largo tiempo repetidos con el periodo del tren de olas que captan, y |a apertura de la válvula unidireccional está condicionada por el mantenimiento de la presión deseada en el circuito hidroneumático.
- Al menos un colector que recoge los flujos de provenientes de cada válvula de apertura unidireccional.
- Un depósito de equilibrio integrador de presiones compuesto por un sistema hidroneumático cerrado, o alternativamente por una chimenea de equilibrio, que recibe el agua del colector o colectores. El sistema hidroneumático puede estar constituido por una tubería de carga de gran diámetro que corra a lo largo del dique hasta su extremidad en el mar, hasta una profundidad adecuada para no perturbar la navegación (caso del dique portuario), o para que a la cota de entrega ai mar, las variaciones de presión hidrostática puedan considerarse nulas, enlazada con un depósito de aire a presión dispuesto sobre ella, o repartir la sección de la tubería de gran diámetro entre agua y aire, ambos a presión. La tubería de carga se envuelve en hormigón estructural y su eje se dispone en cota inferior al nivel de la marea mínima esperada. La fracción aire del depósito hidroneumático, puede estar dispuesta de modo variable, dependiendo de las condiciones del emplazamiento del aprovechamiento concreto. Según los casos puede estar constituida por la parte superior de la tubería horizontal, por otra tubería horizontal superior enlazada con ella, o por un depósito vertical que arranque de la primera.
Configurado así e! sistema, los esfuerzos horizontales generados por las olas sobre la zona costera, se transforman en su mayor parte en presiones internas en el depósito hidroneumático, y la energía incidente de las olas, originalmente discontinua, se transforma en una energía uniforme.
Opcionalmente, para el uso del sistema para el aprovechamiento de la energía continua obtenida, se adiciona al sistema una turbina Francis o Bulbo situada en el extremo de la tubería de carga. La zona de turbina está equipada con compuertas de guarda, pozo de acceso, y demás dispositivos necesarios para su mantenimiento.
El frente de recepción (cara al mar) del sistema se prolonga dependiendo de las condiciones físicas del tramo de costa en que se implanta y de la energía del oleaje previsto hasta conseguir la potencia final deseada en turbina. La planta del frente de recepción puede ser recta o suavemente curvada para ajustarse a la costa: tanto por la captación por embocaduras como por los circuitos de carga de las células, hay margen para curvas de amplio radio. El funcionamiento del sistema es el siguiente:
En una primera etapa de admisión, el agua de !a ola en rotura, que está mezclada con aire, penetra por la embocadura. En esta fase de admisión, la ola entrante comprime ese aire que puede ser derivado, mediante una válvula de desaireación, a la atmósfera. El circuito de desaireación se bloquea si el depósito hidroneumático requiere aire adicional (por ejemplo por dilución en el agua del aire que contiene). En el intervalo entre olas, el conducto de captación vacía hacia el mar el agua que no ha traspasado la válvula de admisión.
En una segunda etapa, la energía cinética de la masa de agua abre la válvula de apertura unidireccional contra ia energía de presión del agua contenida en la tubería de enlace con el colector del circuito hidroneumático.
En una tercera etapa, el sistema de carga hidroneumático recoge como energía de presión la energía cinética de todas las embocaduras captadoras de olas. Captada la energía cinética de la ola entrante, se cierra la válvula de apertura unidireccional. De esta manera, la energía cinética se transforma en energía de presión en el depósito hidroneumático. Cada embocadura puede aportar energía en momentos distintos y en cuantías diversas al depósito: la configuración hidroneumática del depósito permite integrar la aportación de energías parciales, y a la vez uniformizar la presión total del agua gracias al depósito de aire.
En una cuarta etapa adicional y opcional, en el caso del aprovechamiento de la energía continua obtenida para su transformación en energía mecánica y/o eléctrica, se puede transformar la energía de presión del agua en energía mecánica en la cámara de la turbina, de altura de carga variable, que se encuentra localizada en uno de los extremos de la tubería de carga del depósito hidroneumático que corre en paralelo a la costa. La turbina desagua en el mar mediante una tubería de desagüe cuya boca de salida está a profundidad suficiente para poder considerar que la carga hidrostática a la salida corresponde al nivel medio del mar en cada momento.
En una quinta etapa, esta energía mecánica se transforma en energía eléctrica en el alternador asociado.
De esta manera, los esfuerzos horizontales generados por las olas sobre el dique perpendicularmente a su frente al mar, se han transformado en su mayor parte en presiones internas en el depósito hidroneumático, y la energía incidente, originalmente discontinua, , de las olas, en una energía entregada de modo- sensiblemente uniforme en el extremo aguas abajo del dispositivo. El dispositivo que se propone, de acuerdo con las consideraciones anteriormente expuestas, se ha concebido utilizando elementos de su composición sólidos, sencillos y conocidos en otro tipo de aprovechamientos energéticos, para abaratar su coste de construcción y mantenimiento.
Cabe incrementar el rendimiento energético o la protección de funcionamiento ' de la invención con elementos o sistemas adicionales, alguno de los cuales se mencionan a continuación:
Como elemento de protección de embocaduras y circuito hidráulico: reja, rejilla o red de protección contra cuerpos flotantes, a distancia aguas arriba suficiente para permitir la inspección de embocaduras y células.
Como elemento de protección de turbinas: tubería de purga de arenas en la tubería de carga antes de entrada en turbina.
Como elementos de control y eventual limitación de presiones: manómetros de control y válvulas graduables en distintos puntos del circuito.
Para la mejora de rendimientos energéticos se incluyen al sistema:
- Medios de control de altura de ola aguas arriba del frente receptor del dispositivo, asociado a las medidas siguientes:
- Medios de control y mantenimiento de la cámara de aire y su presión.
- Válvulas o clapetas electromecánicas regulables que permitan optimizar en función de la energía de la ola, la cantidad de energía captada.
- Medios de graduación, automática o controlable externamente, del sistema de desaireación en función de la cantidad deseada de aire en el depósito hidroneumático.
La conveniencia de utilización de ios anteriores complementos al dispositivo dependerá de la situación específica de cada instalación según se utilice e! dispositivo como disipador de energía o generador de energía y de las condiciones de la fuente primaria de energía (características del oleaje) en el emplazamiento.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 muestra una vista en alzado del sistema de la invención
,La Figura 2 muestra una sección por ll-ll sistema de la figura 1 La Figura 3 muestra una sección por ill-lll del sistema de la figura 1
La figura 4 muestra un detalle de una de las galerías de la-figura 3
En las figuras anteriormente citadas se identifican una serie de referencias que corresponden a los elementos indicados a continuación, ' sin que ello suponga carácter limitativo alguno:
I . -Embocadura
, 2 - Galería de válvula
3. - Conducto convergente
4. - Válvula de desaireación
5. - Válvula de apertura unidireccional
6. - Colector
7. - Depósito hidroneumático
8. - Tubería de carga
9. - Turbina
10. - Pozo de acceso
I I . - Depósito de aire/agua
12.- Salida de desaireación
Descripción detallada de un modo de realización
Las figuras 1-4 representan una realización preferida de la invención, en las que se puede ver el sistema hidroneumático transformador de energía discontinua en continua como generador de energía que comprende:
- un frente con una pluralidad de embocaduras (1 ) de captación de agua de la ola en rotura.
- un conducto convergente (3) de captación de agua asociado a cada embocadura (1)
- una válvula de desaireación (4) conectada al extremo dei conducto convergente (3) seguida de una válvula de apertura unidireccional (5),
- una galería (2) de acceso a la válvula de desaireación (4), con una salida de desaireación (12) y la válvula unidireccional (5) para su mantenimiento.
- un colector (6), al que se conectan una pluralidad de colectores que recogen los flujos de agua a la salida de la válvula de apertura unidireccional (5),
- un depósito de equilibrio que es un depósito hidroneumático (7) constituido por una tubería de carga (8) de gran diámetro que corre a lo largo del dique hasta su extremidad en el mar conectada hidráulicamente a través de los colectores a un depósito (11 ), que actúa como zona aire/agua del depósito hidroneumático, dispuesto sobre ella.
- Una turbina bulbo (9) situada en la zona baja del depósito hidróneumático (7). La zona de turbina está equipada con compuertas de guarda, pozo de acceso (10), y demás dispositivos necesarios para su mantenimiento.
Next Patent: FASHION ACCESSORY WITH AN ELECTRONIC COLOR CHANGE SYSTEM