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Title:
STRUCTURAL ARRANGEMENT APPLIED TO AN ELECTRIC POWERPLANT MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/061648
Kind Code:
A1
Abstract:
Structural arrangement applied to an electric powerplant module, and specifically an electric powerplant module (1) used to ensure accessibility to electricity, primarily in remote areas such as isolated rural communities, mining communities, oil platforms, storm and earthquake sites, offshore platforms, etc. or areas suffering conflict; said powerplant module (1) is provided in ISO maritime canopies or containers (2) and includes a structural container (2A) with a flat base (2b) in which structural columns (Cl) and cross members (T2) are installed for assembling sheet metal (cp) that forms the peripheral walls (2C) and upper wall (2D) of the container (2A), in which the end walls (2C1) of the container (2A) have at least one cut out (2c2) for installing a tilting door (3) designed to enable the upper lateral expulsion of hot air (AR) coming from the radiator (R); said tilting door (3) is installed in the related cutout (2c2) using fixtures (4) such as hinges or any other articulated and/or tilting fixture, said fixtures (4) being in turn attached to the lower edge (3a) of the door (3) such that when the door (3) is tilted outside the container at an angle (a), it forms a gas duct (CG) to channel the air (AR) to the upper lateral portion of the structural container (2A); the tilting doors (3) installed in the lateral end portions (2C1) of the container (2A) are arranged in the substations (SB) of the powerplant module (1) such that they are longitudinally aligned with corresponding cooling units (UR) arranged on the far internal side in relation to the transformer/distribution unit (UT).

Inventors:
BREWER BRIAN RAY (BR)
MCKINNON ROBERT JAMES (BR)
Application Number:
PCT/BR2014/000416
Publication Date:
April 28, 2016
Filing Date:
November 17, 2014
Export Citation:
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Assignee:
ARUANA EN S A (BR)
International Classes:
H02K5/04; B65D88/56; H02K15/14
Domestic Patent References:
WO2012118491A12012-09-07
Foreign References:
US8816518B22014-08-26
Other References:
See also references of EP 3070819A4
Attorney, Agent or Firm:
AOKI, Erica (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1} "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", mais precisamente trata-se de módulo de usina elétrica {1} do tipo utilizada para acessibilidade a energia elétrica, principalmente, em áreas remotas como comunidades rurais isoladas, mineradoras, plataformas de petróleo, locais pós- tempestades, terremotos, plataformas O f-shoré', etc, ou áreas em tempos de conflito; dito módulo de usina (1) é fornecido em canôpias ou contêineres (2) do tipo marítimo ISO de 20 ou 40 pés; caracterizado por contêiner (2) que compõe o módulo de usina elétrica (1) compreender contentor estrutural {2A} com base plana (2b) onde são instaladas coiunas estruturais (Cl) e travessas (T2) para a montagem de chapas (cp) que configuram as paredes periféricas (2C) e parede superior (2D) do contentor (2A) sendo que as paredes extremas (2C1) do contentor (2A) prevêem pelo menos um recorte (2c2) para a instalação de porta basculante (3) idealizada para expulsão supero lateral de ar quente (AR) proveniente do radiador (R); dita porta basculante (3) é instalada em respectivo recorte (2c2) através de fechos (4) do tipo dobradiças ou outro fecho articulável e/ou basculante, fechos (4) estes que, por sua vez, são fixados na borda inferior (3a) da porta (3) de maneira que, estando a porta (3) basculhada para fora do contêiner, com anguíação (a), configure conduto de gases (CG) para direcionamento do ar (AR) para a porção súpero-latera! do contentor estrutura! (2A); as portas basculantes (3) instaladas nas porções extremas laterais (2C1) do contentor (2A) são arranjadas nas subestações (SB) do módulo de usina (1) de maneira a serem alinhadas longitudinalmente com correspondentes unidades de arrefecimento (UR), dispostas no lado interno e extremo em relação à unidade transformador/distribuição (UT).

2) "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação anterior e numa versão construtiva preferencial, caracterizado por porta basculante (3) compreender peça única (3b) de seção transversal em "U" formada por chapa frontal (3c) de formato periférico idêntico ao formato do recorte (2c2) praticado nas paredes laterais (2C1), sendo que das bordas laterais (3d) da chapa (3c) se desenvolvem paredes periféricas (3e) de formato em "V" com bordas superiores (3el) ligeiramente arqueadas.

3) "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1 e numa primeira versão de arranjo de portas basculantes (3) em contentor (2A), caracterizado por ambas paredes laterais (2C1) apresentarem um par de colunas centrais (Cl) configurando um par de áreas paralelas (pl) e (p2) onde cada área prevê um recorte (2c2) com comprimento (z) configurado por metade do comprimento total (zl) da parede (2C1) do contentor (2A); cada recorte (2c2) recebe respectivas portas basculantes (3) compondo um par de condutos de gases (CG) com angulação (a).

4) "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1 e numa segunda versão de arranjo de portas basculantes (3') em contentor (2Α'), caracterizado por áreas (ρ ) de ambas paredes laterais (2C1') apresentarem largura reduzida (χΐ') em relação a largura (χ2') da área (ρ2') onde, por sua vez, é praticada um recorte (2c2') de aproximadamente 2/3 de comprimento (y2') total da parede (2C1') configurando um único conduto de gases (CG') com angulação (α').

5) "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1 e numa terceira versão de arranjo de portas basculantes (3") em contentor (2A"), caracterizado por áreas (pl") de ambas paredes laterais (2C1") apresentarem largura reduzida (xl") em relação a largura (x2") da área (p2") com recorte (2c2") de aproximadamente 2/3 de comprimento (y2") total da parede (2C1") configurando um único conduto de gases (CG") com angulação (a").

Description:
"DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA". CAMPO TÉCNICO

[001] Trata o presente modelo de utilidade de uma nova disposição construtiva introduzida em módulo de usina eíétrica onde, notadamente, dito módulo é fornecido em canôpias ou contêineres do tipo marítimo ISO de 20 ou 40 pés cujo contentor estrutural prevê portas basculantes idealizadas para expulsão supero lateral de ar quente provenientes de radiadores de unidades de arrefecimento ou outros gases de escape, compondo um arranjo distinto dos demais existentes, trazendo melhorias no uso deste tipo de contêíner, uma vez que viabiliza mais espaço no contêiner para a instalação de grupos geradores maiores e potentes.

HISTÓRICO DA TÉCNICA

[002] São conhecidas, atualmente, algumas instalações de geradores modulares que promovem a acessibilidade à energia elétrica, principalmente, em áreas remotas como comunidades rurais isoladas, mineradoras, plataformas de petróleo, locais pós- tempestades, terremotos, plataformas 'offshore', etc, ou áreas em tempos de conflito ou outras necessidades.

[003} De uma forma geral, ditos geradores modulares são compreendidos por contêineres, canópias ou assemelhados onde são instalados motores, grupos de geradores, sistema de refrigeração ou arrefecimento, entre outros equipamentos e dispositivos, sendo que, apesar de disponibilizarem energia elétrica ditos geradores modulares convencionais necessitam de equipamentos adicionais para serem utilizados, pois não contemplam meios para a conexão direta com o sistema de distribuição de energia previsto no local, exigindo a instalação de equipamentos e construções adicionais, tais como transformadores elevadores, cabos externos de baixa tensão, fusíveis, tanques externos, contenções de óleo, estruturas cíveis, etc. de forma a inviabilizar a instalação do módulo de gerador.

[004] Outro inconveniente reside no fato dos convencionais contêineres geradores apresentarem estruturas físicas que necessitam de grandes operações para o transporte e instalação na área desejada, tornando o projeto complexo e com custo elevado. [005] Outro inconveniente reside no fato dos geradores em canôpias ou contêineres convencionais apesar de apresentarem-se de tal forma construídos com sistemas de escape de ar e troca de calor da área interna que não permitem o empilhamento, uma vez que a maioria das saídas de ar são dispostas na face superior dos canôpias ou contêineres, reduzindo, assim, a possibilidade de economia de espaço. Este inconveniente agrava, e muito, a à logística espacial do local de instalação, principalmente, considerando áreas onde não é possível a expansão de piso, tal como numa plataforma de petróleo onde cada área é, especialmente, calculada para a instalação de equipamentos indispensáveis.

[006] O requerente atuante na área de desenvolvimento de geradores e outros equipamentos é depositante do documento de ns. BR2020130292678 que trata de usina elétrica modular dotada de sistema de transformador de alta tensão para conexão direta em sistema de distribuição de energia integrados em contêineres ou similares do tipo utilizada para fornecimento de energia em áreas remota, tais como, comunidades rurais isoladas, mineradoras, plataformas de petróleo, locais pós- tempestades, terremotos, etc, ou áreas cujo fornecimento de energia convencional não existe. Esta usina elétrica modular é fornecida em contêiner do tipo marítimo ISO de 20 ou 40 pés configurado por um conjunto de unidades integradas entre si e passíveis de gerar energia em média tensão para a alimentação de sistema de distribuição de energia local.

[007] Assim sendo, conhecedora dos inconvenientes do atual estado da técnica e, por ser uma empresa desenvolvedor de soluções, a requerente vislumbrou a possibilidade de continuar a manter a perfeita troca de temperatura no interior do contêiner ao mesmo tempo em que permite que um ou mais canôpias ou contêineres, de iguais características possam ser empilhados, solucionando, assim, alguns dos problemas atuais.

ANÁLISE 00 ESTADO DA TÉCNICA

[008] Em pesquisa realizada em banco de dados especializados foram encontrados documentos referentes aos contêineres providos de geradores de energia elétrica, tais como, os documentos de η β . PI 0605454-4, MU 9002049-9 e MU 8600241-4 que apesar de apresentarem-se formados por containers com meios de geração de energia elétrica, têm, como principal inconveniente, o fato de necessitarem de componentes adicionais para a conexão dos mesmos com a rede de distribuição de energia elétrica dificultando a instalação.

[009] Outro documento encontrado de ns. WO2014120429 refere-se à usina modular portátil que inclui uma subestação elétrica contendo reservatório com um primeiro transformador e um segundo transformador posicionados nas primeiras e segundas extremidades da subestação do reservatório, e uma pluralidade de contenedores eléctricos de gerador de módulos cada um posicionado para relativa um canto do módulo subestação, em que cada eléctrico gerador módulo é ligado a um dos dois transformadores.

[010] Apesar do módulo de usina apresentar-se portátil o mesmo apresenta características distintas do módulo de usina ora requerida, principalmente, por não apresentarem meio de empilhamento e ventilação tal como pretendido na presente solicitação.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[011] Assim, pensando em proporcionar melhorias ao mercado consumidor, o requerente desenvolveu a presente disposição construtiva introduzida em módulo de usina elétrica do tipo fornecido em canôpias ou em contêíneres do tipo marítimo ISO de 20 ou 40 pés.

[012] Dito contêiner compreende um contentor estrutural formado por base plana onde são previstas colunas e travessas estruturais para a montagem de chapas que configuram as paredes periféricas e parede superior do contentor, sendo que as paredes extremas do contentor prevê pelo menos um recorte para a instalação de uma porta basculante idealizada para expulsão supero lateral de ar quente proveniente do radiador instalado na dita unidade de arrefecimento, bem como, expulsão de outros gases de escape.

[013] Dita porta basculante é instalada em respectivo recorte através de dobradiças, por sua vez, fixadas na borda inferior da porta, a qual compreende peça única de seção transversal em "U" formada por uma chapa frontal de cujas bordas laterais se desenvolvem paredes periféricas de formato em "V". A articulação da porta basculante compõe um conduto de gases angular direcionando-os constantemente para a porção supero lateral do contentor estrutural.

[014] A previsão de portas basculantes nas paredes extremas laterais do contentor estrutural permite um novo arranjo estrutural das subestações, sendo unidades de arrefecimento paralelas à parede lateral do contentor estrutural, unidade transformador/distribuição instalada na porção central do contentor e unidade(s) geradore(s) paralelo(s) entre as unidades transformador e unidades de arrefecimento.

[015] Assim, a previsão de portas basculantes em contêineres de geração de energia para o escape de gases provenientes da unidade de arrefecimento disponibiliza maior espaço interno no módulo de usina viabilizando a instalação de grupo geradores maiores e mais potentes.

[016] A principal vantagem reside no fato da adição das portas basculantes para a composição de condutos de gases angulares direcionadores dos gases para a exaustão dos mesmos em direção à porção supera lateral do contentor estrutural permitir o empilhamento dos módulos de usinas, bem como, a operação das mesmas de forma empilhada permitindo a composição de mini-usinas num 'footprint' reduzido aproveitando o espaço físico existente.

[017] Outra vantagem reside no fato das portas basculantes poderem ser aplicadas em usinas modulares com subestação embutido no container e em contêineres com 2 x 700kVA, 2 x 550 kVA, 2 x 750 kVA e 4 x 700kVA.

[018] Outra vantagem reside no fato da previsão de portas basculantes nas porções extremas laterais do módulo de usina promover um novo arranjo para a disposição dos radiadores em ambos lados do contêiner.

[019] Outra vantagem reside no fato da previsão das portas basculantes no módulo de usina colaborar com a redução de gastos com a fabricação do mesmo, pois reduz-se em torno de l,5m de comprimento a canôpia e a base.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[020] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do modelo de utilidade e de acordo com uma W

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preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte:

a figura 1 representa uma vista em perspectiva do módulo de usina numa primeira versão construtiva de um arranjo de portas basculantes;

a figura 2 revela uma vista frontal;

as figuras 3 e 4 mostram as vistas laterais do módulo de usina ilustrando o arranjo de portas ora totalmente fechadas e ora com uma porta basculhada; a figura 5 ilustra uma vista frontal do módulo de usina ilustrando o empilhamento;

a figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma segunda versão construtiva do arranjo de porta basculante na usina modular;

a figura 7 ilustra uma vista frontal da segunda versão construtiva ilustrando as portas basculantes em posição abertas;

as figuras 8 e 9 revelam vistas laterais do módulo de usina ilustrando a segunda variação de arranjo de porta basculante;

a figura 10 representa uma vista frontal do módulo de usina ilustrando o empilhamento;

a figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma terceira versão construtiva do arranjo de porta basculante no módulo de usina;

a figura 12 ilustra uma vista frontal da terceira versão construtiva ilustrando as portas basculantes em posição abertas; e

as figuras 13 e 14 revelam vistas laterais do módulo de usina ilustrando a terceira variação de arranjo de porta basculante; e

a figura 15 representa uma vista frontal do módulo de usina ilustrando o empilhamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO OBJETO

[021] Com referências aos desenhos ilustrados, o presente modelo de utilidade se refere a uma "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM MÓDULO DE USINA ELÉTRICA", mais precisamente trata-se de módulo de usina elétrica (1) do tipo utilizada para acessibilidade a energia eiétrica, principalmente, em áreas remotas como comunidades rurais isoladas, mineradoras, plataformas de petróleo, locais pós- tempestades, terremotos, plataformas 'off-shore', etc, ou áreas em tempos de conflito. Dito módulo de usina (1) é fornecido em canôpias ou em contêineres {2) do tipo marítimo ISO de 20 ou 40 pés.

[022] Segundo o presente modelo de utilidade, o canôpia ou o contêiner (2) que compõe o módulo de usina eiétrica (1) compreende contentor estrutural (2A) com base plana (2b) onde são instaladas colunas estruturais (Cl) e travessas (T2) para a montagem de chapas (cp) que configuram as paredes periféricas (2C) e parede superior (2D) do contentor (2A) sendo que as paredes extremas (2C1) do contentor (2A) prevêem pelo menos um recorte (2c2) para a instalação de porta basculante (3) idealizada para expulsão supero lateral de ar quente (AR) proveniente do radiador (R). Dita porta basculante {3} é instalada em respectivo recorte (2c2) através de fechos (4) do tipo dobradiças ou outro fecho articulável e/ou basculante, fechos (4) estes que, por sua vez, são fixados na borda inferior (3a) da porta (3) de maneira que, estando a porta (3) basculhada para fora do contêiner, com anguiação (a), configure conduto de gases (CG) para direcionamento do ar (AR) para a porção súpero-Iateral do contentor estrutural (2A).

[023} As portas basculantes (3) instaladas nas porções extremas laterais (2C1) do contentor (2A) são arranjadas nas subestações (SB) do módulo de usina (1) de maneira a serem alinhadas longitudinalmente com correspondentes unidades de arrefecimento (UR), dispostas no lado interno e extremo em relação à unidade transformador/distribuição (UT),

[024] Numa versão construtiva preferencial (figuras de 1 a 5), a porta basculante (3) compreende peça única (3b) de seção transversal em "U" formada por chapa frontal (3c) de formato periférico idêntico ao formato do recorte (2c2) praticado nas paredes laterais (2C1), sendo que das bordas laterais (3d) da chapa (3c) se desenvolvem paredes periféricas (3e) de formato em "V" com bordas superiores (3el) ligeiramente arqueadas. W

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[025] Numa primeira versão de arranjo de portas basculantes (3) em contentor (2A) (ver figuras 3 a 4), ambas paredes laterais (2C1) apresentam um par de colunas centrais (Cl) configurando um par de áreas paralelas (pi) e (p2) onde cada área prevê um recorte (2c2) com comprimento (z) configurado por metade do comprimento total (zl) da parede (2C1) do contentor (2A). Cada recorte (2c2) recebe respectivas portas basculantes (3) compondo um par de condutos de gases (CG) com angulação (a).

[026] Numa segunda versão de arranjo de portas basculantes (3') em contentor (2Α') (ver figuras 7 a 10), as áreas (ρΐ') de ambas paredes laterais (2C1'} apresentam largura reduzida (χ ) em relação a largura (χ2') da área (ρ2') onde, por sua vez, é praticada um recorte (2c2') de aproximadamente 2/3 de comprimento (y2') total da parede (2C1') configurando um único conduto de gases (CG') com angulação (α').

[027] Numa terceira versão de arranjo de portas basculantes (3") em contentor (2A") (ver figuras 11 a 15), as áreas (pl") de ambas paredes laterais (2C1"), também, apresentam largura reduzida (xl") em relação a largura (x2") da área (p2") com recorte (2c2") de aproximadamente 2/3 de comprimento (y2") total da parede {2C1") configurando um único conduto de gases (CG") com angulação (a").

[028] O módulo de usina traz significativas vantagens em relação aos documentos do estado da técnica, enquadrando-se perfeitamente nos critérios que definem o modelo de utilidade, ou seja, realiza a combinação e modificação de elementos já conhecidos trazendo nova forma ou disposição, resultando em melhoria funcional no seu uso ou em sua fabricação.

[029] Foi descrita a realização preferida do presente modelo de utilidade, sendo que quaisquer modificações e/ou alterações devem ser compreendidas como dentro do escopo do modelo de utilidade apresentado.