| US3991563A | 1976-11-16 | |||
| US4092828A | 1978-06-06 | |||
| US20050271501A1 | 2005-12-08 | |||
| US2105624A | 1938-01-18 | |||
| EP1650430A1 | 2006-04-26 |
| REIVINDICACIONES Esta invención trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica por lo tanto reclamo como de mi exclusiva y propiedad, lo siguiente: 1. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica que comprende: a. un cilindro hermético en la parte del fondo y semi-hermético en la parte superior, contiene cinco secciones en su interior; b. malacates, poleas y cables mecanismo que se encarga de sumergir el cilindro en el agua; c. sensores externos de nivel para mantener el cilindro en el nivel deseado en el agua; d pesas de hormigón o de metal que mantienen anclado al cilindro en el suelo marino; e. escalera exterior da acceso al cilindro; f. plataforma superior, contiene las escotillas, barandas y los malacates; g. escalera interior comunica las cinco secciones; i. cuarta sección o cuarto híbrido es donde están las turbinas, generadores, llaves de sierre y conductos de expulsión; j. tercera sección o cuarto eléctrico donde están los generadores y la cabina de automatización y controles; k. generadores eléctricos son los que reciben la energía mecánica y la trasforman en energía eléctrica; I. cabina de automatización y controles donde están los variadores de corrientes y el PLC; m. segunda sección o cuarto de maquinas, donde están las turbinas los ejes o rotores, cajas de engranajes, orificios de entrada, desagües y tuberías; n. las turbinas trasforman la presión hidrostática en energía mecánica; ñ. ejes o rotores trasfieren la energía mecánica a las cajas de engranajes; o. cajas de engranajes trasfieren la energía mecánica a los generadores; p. orificios de entrada, es por donde entra el agua a presión; q. desagües por donde la turbina vierte el agua; r. Tuberías o conductos, por donde se trasporta el agua; s. primer piso o tanque de lastre, donde las turbinas vierte el agua y en él están sensores de nivel y tuberías; t. filtros y mallas se encuentran al rededor del cilindro; 2. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por, un cilindro en el agua hermético en la parte del fondo , para crear flotabilidad y semi hermético en la parte superior donde malacates conectados a poleas por medio de cables, estos cables recorren todo el cilindro desde la parte superior hasta el lecho marino, se conectan a pesas de hormigón o de metal para que los malacates sumerjan el cilindro parcial o totalmente en el agua. 3. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por, las poleas que se encuentran alrededor del cilindro unas en la parte de arriba y otras en la parte de abajo. 4. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por un cilindro, cuenta con dos mayas o filtros alrededor de toda la parte sumergida en el agua, una maya cubre todo el contorno sumergido del cilindro y la otra cubre las entradas de los orificios. 5. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por cada orificio, entra el agua cuando son abiertas las llaves de sierre, el agua recorre con presión el conducto y mueve a las turbinas de acción o reacción ejerciendo movimientos a los ejes o rotores. 6. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por el movimiento de los rotores es trasmitido a cada caja de engranajes donde la energía mecánica es trasmitida a los generadores eléctricos. 7. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por, el agua utilizada por las turbinas en movimiento cae por medio de orificios o desagües que están en el cuarto de maquinas y pasa está, al fondo del cilindro donde está el tanque de lastre o cisterna. 8. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por el tanque de lastre posee sensores de nivel para determinas la altura del agua correspondiente, para encender las bombas centrífugas o de desplazo positivo. 9. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por cada bomba desplaza el agua que está en el tanque de lastre o cisterna desde el fondo del cilindro, por medio de tuberías el agua haciende por los conductos generando una presión en cada tubería donde se conectan todas ellas al conducto principal. 10. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por éste conducto principal lleva el agua a prensión hacia la cuarta sección o cuarto híbrido, donde ésta es regulada en el conducto principal por medio de una aguja de sierre que regula la presión de salida del agua hacia los inyectores. 11. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por la presión de agua ejercida en los inyectores crea un movimiento en las turbinas de acción o reacción, para mover los generadores eléctricos, el agua utilizada para el desempeño del trabajo realizado cae en un desagüe y ésta recorre un conducto o tubería que pasa por una llave de sierre, ésta se abre y el agua sale del cilindro por un orificio que esta sobre el nivel del mar. 12. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por alrededor del cilindro se encuentran sensores de nivel que activa la señal y la envían a la cabina de automatización y controles eléctricos, donde está el PLC y éste en la interfase real ordena a los malacates ascender o descender el cilindro en el agua de acuerdo a su necesidad. 13. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por el cilindro, posee dos escaleras una en el exterior para poder tener acceso a la plataforma o piso superior del cilindro, donde están las barandillas, escotillas, malacates y la otra en el interior, desciende desde la parte superior hasta el fondo del cilindro teniendo acceso a los cinco compartimientos. 14. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por el cilindro posee cinco compartimientos los cuales son: tanque de lastre, cuarto de maquinas, cuarto eléctrico, cuarto híbrido y plataforma. 15. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por las escotillas están colocadas a partir del cuarto de maquina hasta la plataforma superior para el escape de aire a la atmósfera. 16. Equipo que trasforma la presión hidrostática en energía eléctrica de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado por la cabina de automatización y controles eléctricos posee los variadores de corriente donde estos son controlados por un PLC de acuerdo a las señales receptoras para accionar las bombas de agua y equilibrar la presión de entrada, así como la presión de salida, teniendo en control las revoluciones de los generadores, bombas, turbinas por medio de señales receptoras o sensores de nivel. |
La invención, tal como se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a turbinas hidráulicas de acción y reacción que trasforman la presión hidrostática en energía, éste debe estar parcialmente o totalmente sumergido en el agua, aportando a la función a la que se destina, notables ventajas e innovadoras características, que se consignaran en detalles más adelante.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Específicamente, tiene como objetivo innovador proveer un aparato para trasformar la presión hidrostática en energía eléctrica, trae como innovación un equipo que supera las plantas que existen en el sector eléctrico, acaparando la atención del mismo, debido a que la producción de energía de esta planta ofrece los mecanismos necesarios para la producción de energía limpia y renovable y además creando un ambiente favorable a los ecosistemas marinos por medio a la oxigenación del agua. En lo económico, al no requerir de combustibles fósiles o biocombustibles para la producción de energía, los costos operacionales de producción son mínimos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Plantas hidroeléctricas según el Instituto World Watch, la construcción de grandes embalses sumerge tierras cultivables y desplaza a los habitantes de las zonas anegadas, altera el territorio, reduce la biodiversidad, dificulta la emigración de los peces, la navegación fluvial y el transporte de elementos nutritivos aguas abajo, disminuye el caudal de los ríos, modifica el nivel de las capas freáticas, en perjuicio a la flora y fauna silvestre. Centrales Eólicas generan algunas preocupaciones desde el punto de vista ambiental y de la comunidad, por ejemplo, las maquinas eólicas generan ruidos y pueden ser visualmente molestosas para las personas que viven cerca de ellas, pueden también afectar el hábitat provocando daños a la flora y la fauna silvestre. Su rendimiento depende y varia de acuerdo al viento, debido que su producción de energía no es estable.
Centrales Solares son muy costosas y se necesitan grandes territorios para la producción de una cantidad de energía considerable, no pueden ir en lugares muy poblados, ya que generan mucho calor.
Los convertidores de energía de las olas del mar son una tecnología relativamente nueva, entre ellas tenemos de acuerdo a la enciclopedia libre wilkipedia. Una Pelamis en el European Marine Energy Test Centre (EMEC).EI convertidor de energía de las olas Pelamis es un ejemplo de tecnología emergente que usa el movimiento del oleaje oceánico, para crear electricidad. Es un ejemplo práctico de generador undimotriz.
La primera granja o parque de olas, llamada Okeanós, está planificada para la costa portuguesa cerca de la ciudad de Póvoa de Varzim. Los parques usarán elementos P-750 con una potencia unitaria de 750 KW y cada parque sumará aproximadamente 2,25 MW. El parque experimental evitará la emisión de más de 6.000 toneladas de dióxido carbono que de otra manera serían producidos por la producción de electricidad a partir de fuentes fósiles.
El día 23 de septiembre de 2008 se inauguró la primera fase de este parque de olas, y se conectó a la red eléctrica. Lamentablemente el día 17 de marzo de 2009 se publicaba que debido a dificultades técnicas y financieras el proyecto se cerraba. Clean Technica. Las dificultades técnicas han sido fundamentalmente que el mantenimiento es más difícil de lo planificado. Las financieras han dicho que la actual crisis económica ha afectado a una de las empresas del consorcio. Entre otros generadores de corriente de marea tenemos (Tidal Stream Generators o ETG, por sus iniciales inglés) hacen uso de la energía cinética del agua en movimiento hacia las turbinas de la energía, de manera similar al viento (aire en movimiento) que utilizan las turbinas eólicas. Este método está ganando popularidad debido a costos más bajos y a un menor impacto ecológico en comparación con las presas de marea, datos suministrados por la enciclopedia libre wiikipedia. De acuerdo a la enciclopedia libre wiikipedia. El Wave dragón ("Dragón de las olas" en inglés) es un sistema de conversión de energía undimotriz. Es un conversor energético flotante, que funciona anc!ado al fondo del mar convirtiendo la energía potencial del agua que alcanza su balsa central en energía eléctrica. Puede ser instalado individualmente o en cadena con hasta varios cientos de estructuras similares, lo que resultaría en una planta con una capacidad similar a la alcanzada por una planta de fuel o carbón tradicional.
El primer prototipo conectado a la red está actualmente instalado en Nissum Bredning, Dinamarca. Se están llevando a cabo pruebas de desempeño a largo plazo, para determinar la potencia y disponibilidad de energía bajo diferentes condiciones marítimas. Se ha comprobado, por un centro independiente, la capacidad publicitada por el grupo investigador, y los esfuerzos se centran a partir de 2006 en la optimización de la producción energética. Estas pruebas conducirán a la instalación de una planta múltiple en 2007. Dragón de olas combina tecnologías marítimas y de hidroturbinas ya existentes y maduras, de una forma nueva y original. Ésta es la única tecnología de su clase que puede escalar fácilmente. Debido a cu tamaño, las tareas de mantenimiento y reparo pueden llevarse a cabo en el lugar de producción, lo que abarata los costos en comparación con otras alternativas. Entre otros métodos de producción de energía tenemos la Columna de Agua Oscilante (Oscillating Walter Column ó OWC) genera electricidad en un proceso de dos pasos. Cuando la ola entra en la columna, fuerza al aire de la columna a pasar por la turbina e incrementa la presión dentro de la columna. Cuando la ola sale, el aire vuelve a pasar por la turbina, debido a la disminución de la presión de aire en el lado del océano de la turbina sin importar la dirección de la corriente de aire, (la turbina conocida como turbina Wells, como su inventor), gira hacia la misma dirección y hace que el generador produzca electricidad. La tecnología (OWC) se está utilizando en la isla de Islay en Escocia, donde hay un sistema instalado desde el año 2000 llamado LIMPET. Este sistema tiene una producción máxima de 500 kW. Es ideal para lugares donde existe una fuerte energía de olas, como en el rompiente de olas, defensas costeras, proyectos de recuperación de territorio y escolleras de puertos. Esta forma de generación de energía es apropiada para la producción de energía para la red nacional. En la isla de Islay, la electricidad generada se está utilizando para hacer funcionar un bus eléctrico, el primer bus en el mundo que utiliza energía de las olas como combustible.
El rendimiento ha sido mejorado para un promedio anual de intensidad de olas entre 15 y 25 Kw. /m. La columna de agua alimenta a un par de turbinas de contra - rotación, y cada una de ellas opera a un generador de 250 Kw., produciendo un rango de 500 kW. El diseño de LIMPET es fácil de construir e instalar, además de generar pocas obstrucciones y ser poco visible, por lo que no genera molestias en el paisaje costero (Wave Gen, 2006) de acuerdo a la página Web www.textoscientificos.com. El sistema (TAPCHAN), o sistema de canal estrechado, consiste en un canal estrechado que alimenta a un embalse que está construido en un acantilado, El estrechamiento del canal hace que las olas aumenten su amplitud (altura de las olas) cuando se acercan a la pared del acantilado. Eventualmente las olas se desbordan sobre las paredes del canal dentro del embalse, que está ubicado varios metros por debajo del nivel del mar. La energía cinética de la ola en movimiento se convierte en energía potencial cuando el agua se conserva en el embalse. La generación de electricidad es similar a la de una planta hidroeléctrica. El agua en depósito pasa por una turbina Kaplan.
El concepto de TAPCHAN es una adaptación de la producción de energía hidroeléctrica tradicional. Con muy pocas partes móviles, y todo contenido dentro del sistema de generación, los sistemas TAPCHAN tienen pocos costos de mantenimiento y son confiables. Los sistemas TAPCHAN también superan los problemas de demanda de energía, ya que el embalse puede reservar la energía hasta que ésta sea requerida.
Desafortunadamente, los sistemas TAPCHAN no apropiado para todas las regiones costeras. Las regiones deben tener olas continuas, con un buen promedio de energía, y con un rango de mareas de menos de 1 m, además de algunas propiedades de la costa como aguas profundas cerca de la misma y una ubicación apropiada para el embalse de acuerdo a la página Web www.textoscientificos.com. La energía mareomotriz se obtiene aprovechando las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable y limpia.
Energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el costo económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.
Formas de extraer energía del mar son: las olas (energía undimotriz), donde el mar ofrece un 32% de esta energía debido a los diferentes climas que existen en los océanos, la diferencia de temperatura entre la superficie y las aguas profundas del océano, el gradiente térmico oceánico; de la salinidad, de las corrientes marinas o la energía eólica marina.
En el estuario del río Ranee, EDF instaló una central eléctrica con energía mareomotriz. Funciona desde el año 1967, produciendo electricidad para cubrir las necesidades de una ciudad como Rennes (el 9% de las necesidades de Bretaña). El costo del Kwh. resultó similar o más barato que el de una central eléctrica convencional, sin el costo de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera ni consumo de combustibles fósiles ni los riesgos de las centrales nucleares (13 metros de diferencia de marea).
Los problemas medioambientales fueron bastante graves, como aterramiento del río, cambios de salinidad en el estuario en sus proximidades y cambio del ecosistema antes y después de las instalaciones.
Otros proyectos exactamente iguales, como el de una central mucho mayor prevista en Francia en la zona del Mont. Saint Michel, o el de la bahía de Fundy, en Canadá, donde se dan hasta 15 metros de diferencia de marea, o el del estuario del río Severn, en el Reino Unido, entre Gales e Inglaterra, no han llegado a ejecutarse por el riesgo de un fuerte impacto ambiental de acuerdo a los documentos de la enciclopedia libre wikipedia.
Respecto a tecnologías anteriores la presente invención no requiere del movimiento de las olas efectuado por los cambios de temperatura, ni de corrientes oceánicas para su producción energética o por cambio de mareas.
Otros métodos de producción de energía éste generador no es dependiente de combustibles fósiles o biocombustibles como los ya conocidos, como es el Etanol, Uranio, Biodiesel y Gas Natural, es decir que viene a disminuir los gastos a nivel industrial como en el sector eléctrico. Otras de las ventajas son la reestructuración del mercado energético y la mejora de la economía en cuanto a su aplicación. Este generador trae beneficios económicos a los países en vía desarrollo. De acuerdo a tecnologías anteriores con respecto a la inversión hecha y los costos operacionales de construcción e instalación y la recuperación de los costos a corto plazo, el generador marítimo recupera la inversión de acuerdo a los costos de construcción e instalación en un año. No teniendo comparación con ningún método de producción de energía en el sector eléctrico industrial ya que cada una de estas tecnologías necesitan de varios años para recuperar dicha inversión. El generador Marino no solo produce energía a bajo costo sino que también crea una oxigenación en el agua debido a que toda el agua que entra al generador la expulsa de nuevo hacia fuera creando así un ambiente favorable en los ecosistemas del mar donde se encuentran los peces, corales y des más animales marinos.
Está invención trae como solución al campo eléctrico un generador de energía que no causa daños directamente al medio ambiente ni a la capa de ozono, ya que no genera ningún tipo de contaminación, como es bien sabido en forma de gas, ruidos, desechos o visual y contribuyendo así enormemente a normalizar los cambios climáticos. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 es una vista frontal, con un corte trasversal en el cilindro donde se puede apreciar el aparato que trasforma la presión hidrostática en energía, se pueden ver las cinco secciones, malacates, poleas, barandillas, escaleras, sensores de nivel internos y externos, orificios de entrada y salida, mallas o filtros, pesas, cables, turbinas, tuberías, bombas de agua, llaves de sierre, ejes o rotores y cajas de engranajes.
La figura 2 vista en planta, con un corte trasversal presenta el primer piso llamado tanque de lastre donde podemos ver el sensor de nivel, las tuberías, desagües, escalera, escotilla y en la parte externa la malla y las poleas.
La figura 3 vista en planta, con un corte trasversal presenta el cuarto de maquinas donde se encuentran las turbinas, bombas, tuberías, cajas de engranajes, escotillas, escalera, orificios de entrada, filtros de entrada, llaves de sierre, ejes o rotores y en la parte externa la malla.
La figura 4 vista en planta, con un corte trasversal muestra el cuarto eléctrico donde vemos los generadores, cabina de automatización y controles, ejes o rotores, escotillas, escalera y en la parte externa la malla. La figura 5 vista en planta, con un corte trasversal donde se puede apreciar el cuarto híbrido que lo componen generadores y turbinas, tuberías y conductos, el orificio de salida, llave de cierre, la escalera, las escotillas y en la parte externa la malla y los sensores de nivel.
La figura 6 vista en planta muestra la parte superior donde se ven los malacates, barandillas, escotillas y en la parte externa las poleas y escalera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El generador marítimo se presenta como la invención destacable dentro de su aplicación en el sector eléctrico industrial, trayendo como novedad características que la distinguen de otras plantas eléctricas conocidas hasta hora, por medio de las presentes reivindicaciones que acompañan a la memoria descriptiva.
El cilindro (1) esta compartido por cinco secciones internas primer piso tanque de lastre (2) o cisterna del cilindro (1).
En la segunda sección o segundo piso, cuarto de maquinas (3) donde están las turbinas hidráulicas (4), orificios o desagües (10), bombas de agua (5) y cajas de engranajes (6).
Tercera sección o cuarto eléctrico (7) es donde se encuentran los generadores eléctricos (8) y la cabina de automatización y controles eléctricos (26).
Cuarta sección o cuarto híbrido (9) se encuentran las turbinas (4), generadores (8) y conductos de expulsión de agua por medio de orificios (10) que poseen unas llaves de sierre (11) que se encuentran en el cilindro (1) sobre el nivel del mar.
En la quinta sección (27) o parte superior del cilindro (1) que esta semi hermético, donde se encuentran barandillas (12) alrededor de la plataforma
Cilindrica, hay varias escotillas (13) para el escape de aire del cilindro (1), expulsado a la atmósfera. En la parte superior del cilindro(1) se encuentran unos malacates (14), que se conectan por medio de cables de acero (15) a poleas(16) que sumergen el cilindro(1) a la prefundida deseada.
Dentro del cilindro (1) se encuentra una escalera (17) que desciende de la parte superior hasta el fondo del tanque de lastre (2) teniendo acceso a los cinco compartimientos, a partir del segundo hasta el quinto piso se encuentran escotillas (13) de escape de aire.
En cada malacate (14) hay censores de nivel (18), para el cambio de las mareas. Las poleas (16) están sujetas al cuerpo del cilindro (1) en la parte de arriba como en la parte de abajo.
Donde los cables de acero (15) descienden por las poleas (16) a las pesas (19) sumergidas.
El generador posee la forma de un cilindro (1) el cual esta hermético en la parte de abajo para crear flotabilidad en el agua, con una altura y un diámetro. Se sumerge parcialmente o totalmente a una profundidad determinada. Sujeta al cilindro (1) se encuentran unas pesas (19) de hormigón armado o de metal dándole estabilidad y presión, debido a la profundidad donde se encuentre.
Alrededor del cuerpo del cilindro (1), se encuentra una maya o cerca (20) que cubre toda la parte sumergida del cilindro (1), para evitar que peces entren al generador.
Frente a los orificios circulares (10) de entrada de agua, se encuentra una segunda maya o filtro (21) que impiden entrar cuerpos extraños a la turbinas (4) de los generadores (8). El cilindro (1) posee varios orificios circulares (10) a los lados, donde cada orificio (10) representa una turbina (4), el agua entra a presión hacia dentro del cuerpo cilindrico (1), y esta llega a cada llave de cierre (11) donde el agua recorre por dentro de las tuberías (22) hasta cada turbina (4) determinada.
La presión hidrostática ejercida en cada orificio (10), para así mover las turbinas hidráulicas Pelton o Francis (4), al mover las turbinas hidráulicas (4), mueve a su vez a través de un eje o rotor (23) los generadores eléctricos (8) que están acoplados a ella por medio de engranajes mecánicos (6) para generar energía DC ó AC.
Así, el agua mueve las turbinas hidráulicas (4) para producir energía a través de los generadores (8), parte de esta energía es utilizada para accionar todos los dispositivos eléctricos, electrónicos y mecánicos que se encuentran dentro del cilindro (1).
El agua entrante que pasa por las turbinas (4) cae hacia el fondo de la cisterna del cilindro (1) llamado tanque de lastre (2) llenando éste hasta un nivel señalizado, donde el agua al alcanzar el nivel adecuado activa un censor de nivel (18).
El censor (18) activa unas bombas de agua (5) que absorbe está hacia arriba, a través de tuberías (22), donde a su vez una aguja de sierre (24) regula la presión del inyector de agua (25), conectado a la tubería (22) donde convierte el agua de salida de las bombas (5) en presión para mover la(s) turbina(s) hidráulica(s) (4) que poseen acopladas a ellas los generadores (8) sea DC o AC.
El agua saliente de las turbinas (4) que se encuentran en el tercer nivel, cae fuera del cilindro (1) por medio de un conducto u orificio (10) evitando que éste se llene y así mantener su estabilidad sin hundirse.