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Title:
SYSTEM FOR EXTRACTING POTENTIAL AND KINETIC ENERGY FROM SEA WAVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/142556
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system for extracting potential and kinetic energy from sea waves, said system being located on offshore constructions, comprising at least one extraction unit (1) with a supporting structure (3) suspended from the construction, fixed at the top to a first platform (5.1) and closed at the bottom by means of a base (6), and an energy-generating mechanism (7) inside the supporting structure (3), where said mechanism comprises a semi-submerged lower buoy (8) connected to a closed-circuit pumping mechanism, a turbine (10) and respective tanks (11, 12) connected to the pumping mechanism of the at least one unit and arranged on a second platform (5.2) of machines, which is located above the first platform and fixed at the top to the marine construction (13), where the support structure (3) has an automatic adjustment mechanism for adjusting the height and waterline of the buoy (8).

Inventors:
PEREZ RAMOS JOSE CARLOS (ES)
Application Number:
PCT/ES2015/070176
Publication Date:
September 15, 2016
Filing Date:
March 12, 2015
Export Citation:
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Assignee:
PEREZ RAMOS JOSE CARLOS (ES)
International Classes:
F03B13/18; F03B13/22
Domestic Patent References:
WO2009093988A22009-07-30
Foreign References:
US4622473A1986-11-11
CN203856644U2014-10-01
CN103047085A2013-04-17
KR20100119741A2010-11-10
GR1002370B1996-06-20
TW201502368A2015-01-16
CN102734052A2012-10-17
US20100264658A12010-10-21
Other References:
See also references of EP 3269973A4
Attorney, Agent or Firm:
CARPINTERO LOPEZ, Mario (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, ubicado en construcciones marinas (13) situadas en alta mar, de los que presentan un funcionamiento basado en un pistón (2) que genera el movimiento de líquido (36) a presión a través de una turbina (10), caracterizado por que comprende

al menos una unidad de extracción (1) que comprende una estructura soporte (3) colgante respecto de la construcción marina (13), fijada superiormente a una primera plataforma (5.1) de sujeción y cerrada inferiormente mediante una base inferior (6) y, un mecanismo (7) de generación de energía situado en el interior de la estructura soporte (3), donde el mecanismo (7) de generación de energía comprende una boya (8) semisumergida en la parte inferior del mismo conectada mediante un bastidor (9) a un mecanismo de bombeo con circuito cerrado,

una turbina (10) y sendos depósitos acumulador (1 1) y regulador (12) del sistema conectados al mecanismo de bombeo de la al menos una unidad de extracción (1) y situados en una segunda plataforma (5.2) de soporte de máquinas situada sobre la primera plataforma (5.1) de sujeción y fijada superiormente a la construcción marina (13),

donde la estructura soporte (3) colgante presenta un mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya (8) que mantiene el resto del mecanismo (7) de generación de energía sobre el nivel del mar, mediante el desplazamiento de la primera plataforma (5.1) de sujeción respecto de la segunda plataforma (5.2) de soporte.

Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según la reivindicación 1 , caracterizado por que la estructura soporte (3) colgante comprende una serie de cuerpos tubulares (4) dispuestos alrededor de una zona central.

Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según la reivindicación 2, caracterizado por que el mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya (8) comprende una serie de elementos guía (14) fijados superiormente en la segunda plataforma (5.2) de soporte y situados cada uno de ellos en el interior de uno de los cuerpos tubulares (4) de la estructura soporte (3), donde al menos dos de dichos elementos guía (14) son además elementos de roscado (14.1) sobre los correspondientes cuerpos tubulares (4) y donde dichos elementos de roscado (14.1) comprenden en su parte superior unos engranajes (15) interconectados entre ellos y con un engranaje central (16) mediante una primera cadena de transmisión (17.1), donde el engranaje central (16) está conectado a un motor (18) del sistema, controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya (8).

Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mecanismo de bombeo con circuito cerrado comprende un pistón (2) vertical sujeto mediante un rodamiento (19) a una biela (20) fijada a la parte superior del bastidor (9) conectado a la boya (8), donde el movimiento de la boya (8) y el bastidor (9) desplazan la biela (20) que a su vez desplaza el pistón (2) en el interior de una cámara a presión (21) mediante un primer movimiento de ascenso que genera el llenado de la cámara a presión (21) con el líquido (36) del depósito regulador (12), al que se encuentra conectado mediante unos primeros medios de conexión y un segundo movimiento de descenso que genera el vaciado de la cámara a presión (21) expulsando el líquido (36) hacia el depósito acumulador (1 1), a través de unos segundos medios de conexión, donde dichos depósitos (1 1 , 12) están conectados entre sí mediante una válvula reguladora (24) que controla el paso de líquido (36) del depósito acumulador (11) al depósito regulador (12) a través de la turbina (10).

Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según la reivindicación 4, caracterizado por que los primeros y segundos medios de conexión entre la cámara a presión (21) y los depósitos regulador (12) y acumulador (1 1) respectivamente, comprenden sendas mangueras (25.1 , 25.2) conectadas cada una al depósito correspondiente, sendas tuberías rígidas (26.1 , 26.2) que conectan en cada caso una de dichas mangueras (25.1 , 25.2) con una conducción (27) de entrada y salida de la cámara a presión (21) y, sendas válvulas de retención, donde la válvula (28.1) conectada en los primeros medios de conexión permite la circulación de líquido (36) hacia la cámara a presión (21) y la válvula (28.2) conectada en los segundos medios de conexión permite la circulación hacia el depósito acumulador (12).

6- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el desplazamiento de la boya (8) comprende unos medios de guiado del mecanismo (7) de generación de energía.

7- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según la reivindicación 6, caracterizado por que los medios de guiado del movimiento del mecanismo (7) de generación de energía comprenden unos rodamientos laterales (29) de guiado de la boya (8) respecto a la estructura soporte (3) y unas anillas guía (30) del bastidor (9) de la misma.

8- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por que los medios de guiado del movimiento del mecanismo (7) de generación de energía comprenden un hueco cilindrico en la zona central de la biela (20) en cuyo interior se desliza una varilla-guía (31) sujeta a la primera plataforma (5.1) de sujeción.

9- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mecanismo (7) de generación de energía comprende unos medios de sujeción a la estructura soporte (3) formados por unas abrazaderas (32) .

10- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de extracción (1) comprende unos medios de seguridad formados por unos amortiguadores (33) situados en la base inferior (6) de la estructura soporte (3), en la zona de contacto de ésta con la boya (8) y, en una superficie de soporte (34) fijada en la parte inferior de la cámara a presión (21) del pistón (2), en la zona de contacto de ésta con la boya (8).

1 1- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la estructura soporte (3) de la unidad de extracción (1) comprende seis cuerpos tubulares (4) dispuestos en forma de sección hexagonal.

12- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos un módulo (35) independiente, formado por tres unidades de extracción (1) dispuestas de forma triangular, donde los engranajes centrales (16) de dichas tres unidades de extracción (1) están conectados por una segunda cadena de transmisión (17.2), estando uno de dichos engranajes centrales (16) conectado al motor (18) controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya (8).

13- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la turbina (10) del sistema está conectada a unos medios de almacenamiento de energía.

14- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la turbina (10) del sistema está conectada a una red eléctrica próxima.

15- Sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el líquido (36) del mecanismo de bombeo con circuito cerrado es un líquido lubricante y antioxidante.

Description:
SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL DE LAS

OLAS DEL MAR

DESCRIPCIÓN

Campo técnico de la invención

La presente invención corresponde al campo técnico de los sistemas de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, en concreto de aquellos sistemas ubicados en construcciones marinas situadas en alta mar y que presentan un funcionamiento basado en un pistón que genera el movimiento de líquido a presión a través de una turbina.

Antecedentes de la Invención

En la actualidad existe un creciente desarrollo de sistemas y aparatos que tratan de obtener energía a partir de recursos limpios y renovables, como es el caso de la energía cinética y potencial de las olas del mar.

En el estado de la técnica existen mecanismos que aprovechan la energía de las olas del mar que pueden clasificarse según su funcionamiento, si es oscilante, de pistón o tubular, según su ubicación, que puede ser flotante, anclada o sujeta a construcciones marinas como muelles, rompeolas, ... generando energía eléctrica directamente o a través de la producción de aire o agua a presión para generar el movimiento de una turbina que genere electricidad y por último, según el modo de transportar la energía generada hasta el lugar de consumo, que puede ser mediante cables submarinos o bien, mediante el propio tendido eléctrico de tierra en el caso de sistemas acoplados a muelles o rompeolas.

Estos mecanismos existentes en la actualidad suelen ser sistemas en los que la mayor parte del mecanismo se encuentra sumergida, con los inconvenientes que ello conlleva. Cuando están en alta mar, necesitan de cables submarinos que transporten la energía hasta la línea de costa, con lo cual se encarece todo el proceso. Algunos sistemas, que utilizan mecanismos que producen la energía a través del movimiento de un pistón que genera el desplazamiento de un líquido, este líquido puede ser la propia agua del mar, que acaba ocasionando erosiones y agresiones a los elementos del sistema..

Otro problema que presentan los sistemas existentes en el estado de la técnica es que las boyas o elementos oscilantes, según el nivel del mar deben ajustarse a un recorrido amplio para contemplar los distintos niveles de marea posibles, o en el peor de los casos deben reajustarse estos elementos según varíen dichos niveles. Esto supone construcciones más grandes de lo realmente necesario y al mismo tiempo genera una menor precisión en los recorridos de la boya que reduce la productividad del sistema.

Así mismo, el rendimiento de estos sistemas actuales, depende en gran medida de que el sentido de ataque de las olas sea el adecuado a la ubicación de la boya.

Como ejemplo del estado de la técnica pueden mencionarse los documentos de referencia ES2456190-A1 , ES2234419-B1 y ES0484264-A1. El documento de referencia ES2456190-A1 se refiere a un dispositivo de captación y generación de energía a partir de las olas que comprende al menos una cámara que es un tanque abierto en su parte superior y cerrado parcialmente en su parte inferior, la cual incorpora una abertura de tal forma que su nivel de agua oscila por la acción de las aguas en el exterior; y donde dicha cámara alberga una turbina, u otro mecanismo que aprovecha la energía del fluido cuando entra y sale de la cámara a través de la abertura existente en su parte inferior, actuando sobre un eje para que gire en todo momento en la misma dirección y que transmite la energía rotacional a un sistema de generación de energía eléctrica, compuesto por una caja multiplicadora, un volante de inercia y un generador eléctrico.

En este caso, el sistema de generación de energía eléctrica se encuentra sobre la superficie del mar, pero la turbina a la que está conectado y que con su movimiento genera la energía rotacional que se envía a dicho sistema, se encuentra completamente sumergida y por tanto expuesta al desgaste que genera estar en continuo contacto con el fondo marino.

El documento de referencia ES2234419-B1 se refiere a una instalación para producir energía a través de las olas del mar que presenta una estructura que básicamente se compone de una boya que tendrá que tener la suficiente flotabilidad para arrastrar el pistón hidráulico a la cual se haya conectado, a través de un sistema de cables o cabos marinos y unas poleas que accionarán dicho pistón. En este documento, es toda la estructura la que se encuentra sumergida bajo el nivel del mar, con lo cual los mecanismos se encuentran totalmente expuestos al ataque del efecto marino de adhesión de algas y liqúenes marinos con lo que el funcionamiento se entorpece al tiempo que se dificulta el mantenimiento de las instalaciones.

El documento de referencia ES0484264-A1 trata sobre un aparato para el aprovechamiento de la fuerza hidráulica del mar, que comprende un armazón sujeto, agarrado o con lastre fuertemente al fondo marino, cuyo chasis comporta uno o varios ejes rotativos, con retención para recibir, retener y transmitir la fuerza de giro recibida por unos piñones con escape que disponen de un punto de apoyo para unos cables ascendentes unidos a unas boyas en la superficie del mar, cuya misión consiste en el aprovechamiento de la fuerza de todas las crestas de las olas, sean estas de diferentes tamaño en altura y anchura, naciendo la fuerza de la diferencia del nivel del agua entra la parte alta y la parta baja de las crestas de las olas, con relación al punto de apoyo del cable con el piñón montado el eje motriz, encontrándose este en un punto intermedio entre el nivel del agua y el fondo marino. Dichas boyas se encuentran enganchadas a diferentes distancias de los mencionados ejes suficientemente largos, para que al paso de las olas, hayan siempre varias boyas que manden la fuerza a su vez que la reciben de las olas, al piñón por el punto de apoyo, haciendo girar el eje motriz, presentando todos los cables de las boyas por su extremo inferior, un contrapeso para facilitar su rápida recuperación en ascenso, cuya recuperación no acciona los ejes motrices por llevar un medio de escape, siendo sustituible el contrapeso por una boya de menor volumen situada entre dos aguas en la parte opuesta del piñón a la que se encuentra el punto de apoyo, como elemento compensador en la recuperación.

En el caso de este último documento puede observarse que la mayoría de elementos que intervienen en la generación de energía se encuentran bajo el nivel del mar. Los engranajes en concreto, trabajando bajo la superficie del mar presentan un deterioro importante que supone una mayor necesidad de reparaciones y mantenimiento y por tanto un bajo rendimiento del sistema. Así mismo, se observa que es necesario la colocación de boyas a diferentes alturas respecto de los ejes, de manera que siempre haya alguna sobre la que actúe el oleaje, pero esto significa que siempre hay un porcentaje de boyas sobre las que no actúa, con lo cual la productividad es bastante reducida.

Nos encontramos por tanto que la mayoría de sistemas existentes presentan la totalidad de elementos o parte de ellos sumergidos, con lo cual la productividad de los mismos se ve resentida dado que precisan mayores y más frecuentes tareas de mantenimiento.

Además, estas tareas de mantenimiento resultan engorrosas al encontrarse los elementos bajo el nivel del mar, con lo cual es necesario reflotarlos o realizar las reparaciones mediante equipos submarinos, lo que resulta muy costoso.

Descripción de la invención

El sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar que aquí se presenta, es de los que están ubicados en construcciones marinas situadas en alta mar y que presentan un funcionamiento basado en un pistón que genera el movimiento de líquido a presión a través de una turbina.

Este sistema de extracción comprende al menos una unidad de extracción formada por una estructura soporte colgante respecto de la construcción marina, fijada superiormente a una primera plataforma de sujeción y cerrada inferiormente mediante una base inferior y, un mecanismo de generación de energía situado en el interior de la estructura soporte. Dicho mecanismo de generación de energía comprende una boya semisumergida en la parte inferior del mismo, conectada mediante un bastidor a un mecanismo de bombeo con circuito cerrado. Así mismo, el sistema de extracción comprende además una turbina y sendos depósitos acumulador y regulador conectados al mecanismo de bombeo de la al menos una unidad de extracción y se encuentran situados en una segunda plataforma de soporte de máquinas situada sobre la primera plataforma de sujeción y fijada superiormente a la construcción marina.

Además, la estructura soporte colgante presenta un mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya que mantiene el resto del mecanismo de generación de energía sobre el nivel del mar, mediante el desplazamiento de la primera plataforma de sujeción respecto de la segunda plataforma de soporte.

Según un modo de realización preferente la estructura soporte colgante comprende una serie de cuerpos tubulares dispuestos alrededor de una zona central, de forma preferente la estructura soporte colgante está formada por seis cuerpos tubulares dispuestos en forma de sección hexagonal.

De acuerdo con un modo de realización preferente, estando la estructura soporte colgante formada por una serie de cuerpos tubulares, el mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya comprende una serie de elementos guía fijados superiormente en la segunda plataforma de soporte y situados cada uno de ellos en el interior de uno de los cuerpos tubulares de la estructura soporte, donde al menos dos de dichos elementos guía son además elementos de roscado sobre los correspondientes cuerpos tubulares. Dichos elementos de roscado comprenden en su parte superior unos engranajes interconectados entre ellos y con un engranaje central mediante una primera cadena de transmisión, donde el engranaje central está conectado a un motor del sistema, controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya. Según un modo de realización preferente, el mecanismo de bombeo con circuito cerrado comprende un pistón vertical sujeto mediante un rodamiento a una biela fijada a la parte superior del bastidor conectado a la boya. El movimiento de esta boya y el bastidor desplazan la biela que a su vez desplaza el pistón en el interior de una cámara a presión mediante un primer movimiento de ascenso que genera el llenado de la cámara con el líquido del depósito regulador, al que se encuentra conectado mediante unos primeros medios de conexión y, un segundo movimiento de descenso que genera el vaciado de la cámara expulsando el líquido hacia el depósito acumulador, a través de unos segundos medios de conexión. Ambos depósitos están conectados entre sí mediante una válvula reguladora que controla el paso de líquido del depósito acumulador al depósito regulador a través de la turbina.

De acuerdo con una realización preferente, estos primeros y segundos medios de conexión entre la cámara de presión y dichos depósitos regulador y acumulador respectivamente, están formados por sendas mangueras conectadas cada una al depósito correspondiente, sendas tuberías rígidas que conectan en cada caso una de dichas mangueras con una conducción de entrada y salida de la cámara de presión y, sendas válvulas de retención. Así pues, la válvula conectada en los primeros medios de conexión permite la circulación de líquido hacia la cámara de presión y la válvula conectada en los segundos medios de conexión permite la circulación hacia el depósito regulador.

Según un modo de realización preferente, el desplazamiento de la boya comprende unos medios de guiado del mecanismo de generación de energía.

De acuerdo con un modo de realización preferente, estos medios de guiado del mecanismo de generación de energía están formados por unos rodamientos laterales de guiado de la boya respecto a la estructura soporte y unas anillas guía del bastidor de la misma.

Así mismo, según otro modo de realización preferente, dichos medios de guiado comprenden un hueco cilindrico en la zona central de la biela en cuyo interior se desliza una varilla-guía sujeta a la primera plataforma de sujeción. Esta varilla-guía puede ser o no complementaria a los anteriores medios de guiado definidos.

De acuerdo con un modo de realización preferente, el mecanismo de generación de energía comprende unos medios de sujeción a la estructura soporte, formados por unas abrazaderas.

Según un modo de realización preferente, la unidad de extracción comprende unos medios de seguridad formados por unos amortiguadores situados tanto en la base de la estructura soporte, en la zona de contacto de ésta con la boya, como en una superficie de soporte fijada en la parte inferior de la cámara de presión del pistón, en la zona de contacto de ésta con la boya.

De acuerdo con otro aspecto, el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar comprende al menos un módulo independiente formado por tres unidades de extracción dispuestas de forma triangular, donde los engranajes centrales de dichas tres unidades están conectados por una segunda cadena de transmisión, estando uno de dichos engranajes centrales conectado al motor controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya.

Según un modo de realización preferente, la turbina del sistema está conectada a unos medios de almacenamiento de energía.

O bien, según otro modo de realización preferente, la turbina del sistema está conectada a una red eléctrica próxima.

Según un modo de realización preferente, el líquido del mecanismo de bombeo con circuito cerrado es un líquido lubricante y antioxidante. Con el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.

Esto es así pues la estructura soporte y el mecanismo están especialmente diseñados para instalarse de forma colgante en plataformas petrolíferas, laboratorio oceanógrafico, ... y a pesar de estar diseñada para ubicarse mar adentro, no requiere cables submarinos para el transporte de la energía generada, ya que su objetivo es la de utilizarla para abastecer a la propia infraestructura oceánica. Otra posibilidad es cuando se encuentra instalada de forma colgante en las partes bajas de puentes ubicados sobre el mar. En este caso, el mecanismo de generación de energía se encuentra conectado al propio tendido eléctrico terrestre.

Por tanto se contemplan ambas posibilidades, siendo en ambos casos una solución sencilla que no supone grandes inversiones.

En el caso de plataformas marinas, éstas presentan un inconveniente dado que necesitan unos medios de abastecimiento, normalmente alimentados por gasoil que genera una dependencia, un gasto y un problema de suministro por tener que transportarse a través de buques cisterna. Ante esta situación, el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar aquí presentado resulta un sistema muy ventajoso al ser un sistema completamente autónomo que produce la energía necesaria para estas plataformas marinas, suministrándoles de este modo toda la energía que precisan.

Así mismo, al funcionar el sistema con un mecanismo de bombeo con circuito cerrado, y ser el líquido utilizado un líquido lubricante y antioxidante, se garantiza la conservación de los elementos que trabajan con fricción, como el pistón y la cámara de presión. Al ser un circuito cerrado, se recupera el líquido y únicamente es reemplazado una vez al año o cuando lo recomiende el fabricante.

Además, este sistema incorpora un mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya que consigue posicionar dicha línea de flotación de la boya según las mareas, optimizando su funcionamiento. Esta posibilidad de ajuste de la altura permite también elevar de forma manual la boya, por encima de la línea de flotación, para traslados y operaciones de mantenimiento, con lo cual estos se realizan de forma más rápida y sencilla acortándose los plazos y haciendo que el sistema esté menos tiempo no operativo. Otra ventaja del mecanismo de ajuste de la altura y línea de flotación de la boya es que no se requieren grandes longitudes de desplazamiento de la misma, gracias a que la altura se regula y no es necesario contar con un recorrido desde la máxima altura posible para la pleamar hasta la mínima altura en un nivel de bajamar, como sí ocurre actualmente. Así pues, la longitud de la estructura soporte no es excesiva y por tanto su peso tampoco es elevado.

Así mismo, con la disposición de la boya semisumergida, en la posición más inferior del sistema, se consigue que el resto de elementos del mismo se encuentren sobre el nivel del mar, evitándose de este modo el desgaste debido a las mareas y a los ataques debidos a la adhesión de liqúenes y algas. De este modo se mejora el funcionamiento y el mantenimiento de los elementos del sistema.

Breve descripción de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1.- Muestra una vista en sección del sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, para un primer modo de realización preferente de la invención.

La Figura 2.- Muestra una vista en planta del sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, para un primer modo de realización preferente de la invención.

La Figura 3.- Muestra una vista en planta del sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, para un segundo modo de realización preferente de la invención. La Figura 4.- Muestra una vista de la sección A-A' del sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, para un segundo modo de realización preferente de la invención.

La Figura 5.- Muestra una vista de la sección A-A' del sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar en la posición de mantenimiento o transporte, para un segundo modo de realización preferente de la invención.

Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención

A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un primer modo de realización preferente de la invención, el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, de los ubicados en construcciones marinas en alta mar y que presentan un funcionamiento basado en un pistón 2 que genera el movimiento de líquido 36 a presión a través de una turbina 10 que aquí se propone, comprende una unidad de extracción 1 formada por una estructura soporte 3 colgante respecto de la construcción marina y un mecanismo 7 de generación de energía situado en el interior de la estructura soporte 3.

En este primer modo de realización preferente de la invención, la construcción marina en la que se ubica el sistema de extracción es un puente marítimo, fijándose el sistema de forma colgante bajo una de las zonas bajas del mismo.

La estructura soporte 3 de la unidad de extracción 1 comprende una serie de cuerpos tubulares 4 dispuestos alrededor de una zona central, que en este primer modo de realización preferente de la invención, como se muestra en la Figura 2, son seis cuerpos tubulares 4 dispuestos en forma de sección hexagonal. Esta estructura soporte 3 está fijada superiormente a una primera plataforma 5.1 de sujeción y cerrada inferiormente mediante una base inferior 6.

Así mismo, como puede observarse en la Figura 1 , el mecanismo 7 de generación de energía comprende una boya 8 semisumergida en la parte inferior del mismo, conectada mediante un bastidor 9 a un mecanismo de bombeo con circuito cerrado. Dicho circuito cerrado en este primer modo de realización preferente de la invención utiliza un líquido 36 lubricante y antioxidante.

El sistema de extracción comprende a su vez, una turbina 10 y sendos depósitos acumulador 1 1 y regulador 12 conectados al mecanismo de bombeo de la unidad de extracción. Tanto la turbina 10 como los depósitos 1 1 , 12, están situados en una segunda plataforma 5.2 de soporte de máquinas situada sobre la primera plataforma 5.1 se sujeción y fijada superiormente a la construcción marina 13. Además, la estructura soporte 3 colgante presenta un mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya 8 que mantiene el resto del mecanismo 7 de generación de energía por encima del nivel del mar, mediante el desplazamiento de la primera plataforma 5.1 de sujeción respecto de la segunda plataforma 5.2 soporte.

Como se muestra en la Figura 1 , en este primer modo de realización preferente de la invención, dicho mecanismo de ajuste automático y línea de flotación de la boya 8 está formado por una serie de elementos guía 14, fijados superiormente a la segunda plataforma 5.2 de soporte y situados cada uno de ellos en el interior de uno de los cuerpos tubulares 4 que forman la estructura de soporte 3. Como en este primer modo de realización ésta está formada por seis cuerpos tubulares 4, son por tanto seis el número de elementos guía 14 que presenta.

En este modo de realización preferente, dos de dichos elementos guía 14 son además elementos de roscado 14.1 de los correspondientes cuerpos tubulares 4.

Como puede observarse en la Figura 2, estos dos elementos de roscado 14.1 tienen en su parte superior unos engranajes 15 que se encuentran interconectados entre ellos y con un engranaje central 16 mediante una primera cadena de transmisión 17.1.

A su vez, el engranaje central 16 está conectado a un motor 18 del sistema controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya 8. Como se muestra en la Figura 1 , en este primer modo de realización preferente de la invención, el mecanismo de bombeo con circuito cerrado comprende un pistón 2 vertical sujeto mediante un rodamiento 19 a una biela 20 fijada a la parte superior del bastidor 9 conectado a la boya 8.

El pistón 2 presenta un desplazamiento vertical en el interior de una cámara a presión 21 , debido al movimiento de esta boya 8 y el bastidor 9 conectado a la misma. Este movimiento desplaza la biela 20 que a su vez desplaza el pistón 2 en el interior de la cámara a presión 21.

Así pues, un primer movimiento es el de ascenso del pistón 2, debido a la elevación de la boya 8 por el efecto de la cresta 22 de la ola sobre la misma. Este ascenso del pistón 2 genera el llenado de la cámara a presión 21 con el líquido 36 del depósito regulador 12, al que se encuentra conectado mediante unos primeros medios de conexión.

Un segundo movimiento es el de descenso del pistón 2 en el interior de la cámara a presión 21 , debido al descenso de la boya 8 por el efecto de la forma de valle 23 de la ola sobre la misma. El descenso del pistón 2 genera la expulsión del líquido 36 a través de unos segundos medios de conexión hacia el depósito acumulador

1 1 , vaciándose de este modo la cámara a presión 21.

En la Figura 1 se muestra el recorrido completo del líquido del circuito cerrado del mecanismo de bombeo, tanto en el primer como en el segundo movimiento.

El depósito acumulador 11 y el depósito regulador 12 están conectados entre sí mediante una válvula reguladora 24 que controla el paso de líquido 36 del depósito acumulador 11 al depósito regulador 12 a través de la turbina 10. En este primer modo de realización preferente de la invención, como puede observarse en la Figura 1 , los primeros medios de conexión entre la cámara de presión 21 y el depósito regulador 12 están formados por una manguera 25.1 conectada al depósito regulador 12, una tubería rígida 26.1 que conecta esta manguera 25.1 con una conducción 27 de entrada y salida de la cámara a presión 21 y una válvula de retención 28.1 que permite la circulación de líquido 36 hacia la cámara a presión 21.

Así mimo, los segundos medios de conexión entre la cámara a presión 21 y el depósito acumulador 1 1 , están formados por una manguera 25.2 conectada a dicho depósito acumulador 1 1 , una tubería rígida 26.2 que conecta esta manguera 25.2 con la conducción 27 de entrada y salida de la cámara a presión 21 y una válvula de retención 28.2 que permite la circulación de líquido 36 hacia el depósito acumulador 1 1.

En este primer modo de realización preferente de la invención, como puede observarse en la Figura 1 , la boya 8 comprende unos medios de guiado del mecanismo 7 de generación de energía que están formados por unos rodamientos laterales 29 de guiado de la boya 8 respecto a la estructura soporte 3 y unas anillas guía 30 del bastidor 9 de la misma. Además, estos medios de guiado comprenden en la zona central de la biela 20 un hueco cilindrico en cuyo interior se desliza una varilla-guía 31 que se encuentra sujeta por su extremo superior 31.1 a la primera plataforma 5.1 de sujeción.

De este modo, se ayuda al sistema a mantener el eje de verticalidad, evitando desviaciones causadas por los esfuerzos de compresión en el movimiento de impulsión del mecanismo 7 de generación de energía.

Como se muestra igualmente en dicha Figura 1 , el mecanismo 7 de generación de energía comprende unos medios de sujeción a la estructura soporte 3, formados por unas abrazaderas 32.

Así mismo, como seguridad, para prevenir las posibles olas que superen el máximo calculado de altura, la unidad de extracción 1 en este primer modo de realización preferente de la invención presenta unos medios de seguridad que se muestran en la Figura 1 y están formados por unos amortiguadores 33 situados en la base inferior 6 de la estructura soporte 3, en la zona de contacto de ésta con la boya 8 y, en una superficie de soporte 34 fijada en la parte inferior de la cámara a presión 21 del pistón 2, en la zona de contacto de ésta con la boya 8. En este primer modo de realización preferente de la invención, la turbina 10 del sistema está conectada a una red eléctrica terrestre próxima, que tiene toma de conexión en el puente marítimo bajo cuya estructura se posiciona de forma colgante el sistema de extracción de energía cinética y potencial de las olas del mar.

En un segundo modo de realización preferente de la invención que aquí se presenta, el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar, de los ubicados en construcciones marinas en alta mar y que presentan un funcionamiento basado en un pistón 2 que genera el movimiento de líquido 36 a presión a través de una turbina 10, comprende una serie de módulos 35 independientes, donde cada uno de ellos está conformado por tres unidades de extracción 1 como las definidas en el primer modo de realización preferente de la invención. En la Figura 3 se muestra una vista en planta de la disposición de las unidades de extracción 1 en uno de estos módulos 35.

Así pues, como se muestra en la Figura 4, cada unidad de extracción 1 está formada al igual que en el primer modo de realización preferente de la invención, por una estructura soporte 3 colgante respecto de la construcción marina 13 y un mecanismo 7 de generación de energía situado en el interior de la estructura soporte 3.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, la construcción marina 13 en la que se ubica el sistema de extracción es una plataforma marina, como puede ser una plataforma petrolífera o un laboratorio oceanográfico, fijándose el sistema de forma colgante bajo la estructura de la misma.

La estructura soporte 3 de cada unidad de extracción 1 comprende seis cuerpos tubulares 4 dispuestos en forma de sección hexagonal. Las unidades de extracción 1 están colocadas de forma triangular, de manera que cada unidad de extracción 1 comparte dos de estos seis cuerpos tubulares 4 con cada una de las otras dos unidades de extracción 1. Al estar conectadas en triángulo, se evita el tener que orientar las boyas 8 según el ataque de las olas, ya que por su configuración, independientemente del sentido de ataque, su aprovechamiento será igual y el máximo. En la Figura 4 se muestra una sección A-A' de un módulo del sistema, donde pueden observarse las secciones de dos de las unidades de extracción 1 del módulo 35. Tal y como ya se ha determinado, en este segundo modo de realización preferente de la invención, cada unidad de extracción 1 es similar a la unidad de extracción 1 definida en el primer modo de realización preferente de la invención.

En dicha Figura 4, se muestra dos de las unidades de extracción 1 en posición, cuando reciben la ola. Así pues, la boya 8 de una de ellas se encuentra en la parte baja o valle 23 de la ola y la otra se eleva por encima de la cresta 22 o punto alto de la ola.

En el caso de la unidad de extracción 1 que presenta la boya 8 en el punto de valle 23 de la ola, al estar conectado el pistón 2 a la boya 8 mediante la biela 20, fijada al bastidor 9 de dicha boya 8, dicho pistón 2 se ha visto desplazado hacia abajo. Ente desplazamiento ha expulsado el líquido 36 que se encontraba en la cámara a presión 21 y mediante la tubería 26.2 rígida y la manguera 25.2 de los segundos medios de conexión, llega al depósito acumulador 1 1 del sistema. Estos segundos medios presentan una válvula 28.2 antirretorno que sólo permite la circulación hacia el depósito acumulador 1 1. Por otra parte, en ese mismo momento la boya 8 de la otra unidad de extracción 1 representada se encuentra en el punto de cresta 22 de la ola.

En este caso, como la boya 8 se eleva por encima de dicha cresta 22 de ola, el pistón 2 se desplaza hacia arriba de manera que la cámara a presión 21 se llena de líquido 36 que le llega del depósito regulador 12 del sistema, a través de la manguera 25.1 y la tubería rígida 26.1 que forman los primeros medios de conexión de esta unidad de extracción 1. Estos primeros medios presentan una válvula 28.1 antirretorno que sólo permite el paso en dirección a la cámara a presión 21. Ambos depósitos acumulador 11 y regulador 12 se encuentran conectados mediante una válvula reguladora 24 de presión. Presentan además una turbina 10 situada en la conexión entre ambos depósitos, de manera que el líquido 36 que circula de un depósito a otro impulsado por los movimientos de la boya 8 que desplaza el pistón 2, genera el paso del líquido 36 por la turbina 10 y genera la electricidad. Este líquido 36 de circulación del circuito cerrado es como en el primer modo de realización preferente un líquido lubricante y antioxidante.

La turbina 10 y los depósitos 1 1 , 12, de cada módulo 35 del sistema de extracción están situados en una segunda plataforma 5.2 de soporte de máquinas situada sobre la primera plataforma 5.1 de sujeción de las estructuras soporte 3 de las tres unidades 1 que conforman el módulo 35.

La estructura soporte 3 colgante de cada unidad de extracción 1 presenta, como ya se ha indicado en el primer modo de realización preferente de la invención, un mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotación de la boya 8, que mantiene el mecanismo 7 de generación de cada unidad de extracción 1 por encima del nivel del mar. Este mecanismo de ajuste automático permite a su vez elevar de forma manual las estructuras soporte 3 de las unidades de extracción 1 para situaciones de mantenimiento o de traslado como la que se muestra en la Figura 5.

El mecanismo de ajuste automático y línea de flotación de la boya 8 está formado por seis elementos guía 14, fijados superiormente a la segunda plataforma 5.2 de soporte y situados cada uno de ellos en el interior de uno de los cuerpos tubulares 4 que forman la estructura soporte 3. Dos de dichos elementos guía 14 en cada cuerpo tubular 4 son además elementos de roscado 14.1 de los correspondientes cuerpos tubulares 1 , cumpliéndose que los elementos de roscado 14.1 están situados en cuerpos tubulares 4 de posiciones no compartidas entre las unidades de extracción 1.

Como se muestra en la Figura 3, los elementos de roscado 14.1 de cada unidad de extracción 1 tienen en su parte superior unos engranajes 15 que se encuentran interconectados entre ellos y con un engranaje central 16 mediante una primera cadena de transmisión 17.1. Así mismo, los engranajes centrales 16 de dichas tres unidades de extracción 1 están conectados por una segunda cadena de transmisión 17.2, estando uno de dichos engranajes centrales 16 conectado al motor 18 controlado por un programa de ajuste automático de flotabilidad de la boya 8.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, la boya 8 de cada unidad de extracción 1 del módulo 35 comprende al igual que en el primer modo de realización definido, unos medios de guiado del mecanismo 7 de generación de energía, están formados por unos rodamientos laterales 29 de guiado de la boya 8 respecto a la estructura soporte 3 y unas anillas guía 30 del bastidor 9 de la misma. Los medios de guiado de cada unidad de extracción 1 comprenden igualmente un hueco cilindrico en la zona central de la biela 20, en cuyo interior se desliza una varilla-guía 31 que se encuentra sujeta por su extremo superior 31.1 a la primera plataforma 5.1 de sujeción.

Así mismo, como se muestra en las Figuras 4 y 5, el mecanismo 7 de generación de energía de cada unidad de extracción 1 comprende unos medios de sujeción a la respectiva estructura soporte 3, formados por unas abrazaderas 32.

Comprende cada unidad de extracción 1 igualmente unos medios de seguridad formados por unos amortiguadores 33 que se sitúan en cada unidad de extracción 1 , en la base inferior 6 de su estructura soporte 3, en la zona de contacto de ésta con la boya 8 y, en una superficie de soporte 34 fijada en la parte inferior de la cámara a presión 21 del pistón 2, en la zona de contacto de ésta con dicha boya 8, como se muestra en la Figura 4.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, la turbina 10 del sistema está conectada a unos medios de almacenamiento del sistema desde los cuales se provee de la energía necesaria a la plataforma marítima.

Con el sistema de extracción de la energía cinética y potencial de las olas del mar que aquí se presenta se consiguen importantes mejoras respecto al estado de la técnica. Así pues se obtiene un sistema completamente autónomo, especialmente diseñado para acoplarse a cualquier plataforma offshore, donde existe una demanda de corriente eléctrica que normalmente se genera mediante grupos electrógenos que dependen del suministro de combustible, normalmente transportado mediante buques cisterna. El sistema de extracción aquí definido aporta a estas estructuras toda la energía necesaria sin tener que depender de un suministro externo, con lo cual resulta mucho más rentable. Al no necesitar cables submarinos, pues todo el cableado es interno, se reducen los costes así como los problemas de desgaste y mantenimiento.

Al estar el sistema colgado, sólo deja en contacto con el mar la boya, quedando el resto de sus mecanismos fuera del agua y por tanto, se evita la incrustación de liqúenes u otros elementos submarinos, permite la inspección visual del funcionamiento, pudiendo evitar fugas o fallos que de estar sumergido son más difíciles de detectar y facilita las tareas de mantenimiento.

Al poder formarse módulos con tres unidades de extracción dispuestas de forma triangular, resulta un sistema muy efectivo cuando no se puede determinar la orientación del ataque de las olas, pues el sistema presenta un aprovechamiento de 360° que, independientemente del sentido de ataque de la ola va a presentar un máximo aprovechamiento.

Al tener un mecanismo de bombeo en circuito cerrado, presenta varias ventajas como es el hecho de que al utilizarse un líquido lubricante y antioxidante se asegura el mantenimiento de los elementos que trabajan por fricción. Además, no se depende del suministro del líquido de funcionamiento.

Por otro lado, el mecanismo de ajuste automático de la altura y línea de flotabilidad de la boya permite modificar su altura con respecto al nivel de flotación de las olas, para poder optimizar el rendimiento del sistema, independientemente de la variación de altura de las olas y las mareas.




 
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