CANS URCHAGA MIGUEL (ES)
CANS URCHAGA MIGUEL (ES)
| WO2003104629A1 | 2003-12-18 | |||
| WO1991012469A2 | 1991-08-22 |
| ES2138919A1 | 2000-01-16 | |||
| US5417052A | 1995-05-23 | |||
| US4438630A | 1984-03-27 |
| 200 REIVINDICACIONES
1.- Proceso termosolar para generación eléctrica por transferencia de energía al chorro hidráulico.
205 2.- Proceso por el que se consigue que un líquido como el aceite térmico u otro que pueda servir para este fin, Io haga para dos funciones bien diferenciadas al mismo tiempo, como son el transporte de calor, y como masa con energía cinética para embestir y hacer girar una turbina, independientemente de Ia fuente de calor aplicada.
210 3.- Proceso de transferencia de energía por el que mediante una inyección directa de un fluido apto para este fin, en estado líquido o gaseoso, dentro o fuera de Ia masa del líquido que va a ser lanzado, se consigue Ia cantidad de presión de gas necesaria para impulsar una cantidad de líquido portador que en combinación con un tubo acelerador se incrementa su energía cinética.
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4.- Cámara de turbina, porque en ella se recogen por separado los dos fluidos, aceite y vapor de agua, además de cumplir con su función mecánica.
5.- Se reivindica Ia cámara de expansión que recoge el agua no vaporizada, con otras formas 220 constructivas, incluso si fuese un tubo excéntrico llegando hasta Ia tapa superior.
6.- Se reivindica, por ser parte fundamental en el proceso para transferencia de energía al chorro hidráulico, el transfer de energía, con múltiples formas constructivas, por disponer de todos los elementos y partes indispensables para Ia correcta transferencia de energía entre 225 fluidos en los diferentes estados físicos, temperaturas y presiones.
7.- Se reivindica el proceso para generación de electricidad por transferencia de energía al chorro hidráulico, con calor proveniente de fuente solar o de cualquier otro tipo sin exclusión.
230 8.- Se reivindica cualquier combinación de actuación que se pueda crear con el transfer de energía; de número de aparatos, de orden de trabajo en el conjunto de ellos así como Ia variación de los tiempos o fases internas de cada uno.
9.- Se reivindica Ia introducción de vapor o cualquier gas a presión, incluido el aire, 235 proveniente de otra fuente generadora independiente al transfer, para producir con ello el disparo o aceleración del líquido que embestirá Ia turbina para hacerla girar.
HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26) |
TITULO DE LA INVENCIóN
Proceso termosolar para generación eléctrica por transferencia de energía al chorro hidráulico.
CAMPO DE LA INVENCIóN
La presente invención se ubica dentro de los sistemas productivos de energía eléctrica, principalmente los que Io hacen produciendo vapor de agua para mover turbinas que a su vez mueven generadores eléctricos. Se caracteriza esta invención por el gran aprovechamiento de Ia energía primaria, ya que el vapor se aprovecha por su presión y su velocidad de expansión endógena que transferida a otro fluido de mayor masa, ataca una turbina hidráulica con mayor rendimiento. Está previsto que los campos de aplicación de Ia invención puedan ser; los sistemas de producción clásica por aumento de su rendimiento, pequeñas centrales generadoras de electricidad mediante Ia energía termosolar, campo que está vedado para el aprovechamiento directo del vapor, debido a su bajo rendimiento, así como otras instalaciones para generación eléctrica, y también para motorización de transporte náutico. Como sabemos, se producen por distintos medios térmicos, incluido el solar, grandes cantidades de vapor a altas temperaturas para transformar esa energía en fuerza mecánica y accionar un generador eléctrico. Para ello, se necesitan complejas y muy costosas de adquisición, turbinas de vapor de grandes dimensiones, ya que en pequeñas proporciones el rendimiento es exiguo, principalmente por el bajo peso específico del fluido actuante. Contrariamente las turbinas de acción hidráulica a chorro de presión tienen mayor simplicidad fluídica, mejor rendimiento y menor peso para las mismas potencias. Teniendo en cuenta estos antecedentes, y, a fin de acercar al ciudadano medio Ia posibilidad de producir energía eléctrica con aprovechamiento termosolar durante las horas diurnas y con otros medios caloríficos durante el tiempo que ello no sea posible, hemos ideado un sistema de producción eléctrica con turbina hidráulica que hacemos funcionar con aceite térmico animado cinéticamente por Ia fuerza expansiva del vapor de agua calentado a altas temperaturas.
Este sistema tiene Ia ventaja de poder accionar pequeñas turbinas hidráulicas, sin que esto limite sus posibilidades de accionar otras de mayores proporciones, ello debido a Ia mayor densidad del aceite térmico u otro líquido portador que por su mayor peso específico nos sea de mayor rendimiento energético que el vapor atacando las paletas o alavés de una turbina.
HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26)
Esto es tan importante que se constata que 1 m 3 de aceite térmico a 250° C, pesa 780 Kg., y que 1 m 3 de vapor a 250° C y 40 Kg./cm 2 de presión pesa 20,7 Kg., aproximadamente 38 veces mas masa que el vapor, sin embargo el aceite no se puede comprimir ni expandirse al ser calentado, al menos en el grado que Io hace el vapor ya que ese m 3 en estado expandido tendría 40 m 3 de volumen. Es esto Io que nos ha llevado a estudiar y desarrollar un sistema
para transferir toda Ia energía expansiva del vapor directamente al aceite térmico, que después de haber transferido su energía térmica al agua para formar vapor, este vapor acelerará Ia
velocidad del aceite térmico que saldrá disparado como un chorro de energía cinética contra las paletas de Ia turbina que, a su vez, moverá un generador eléctrico.
Los fluidos convergen en Ia cámara de Ia turbina y desde allí son reconducidos para un nuevo ciclo.
HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26)
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DESCRIPCIóN DEL PROCESO TERMOSOLAR
Se refiere a Ia figura 1. (página 1/2).
En un recipiente a muy baja presión (1), definido por línea de trazos, se encuentra una turbina
85 (2) encerrada herméticamente dentro de él, el árbol de arrastre (5) de dicha turbina (2) puede girar perfectamente sin que haya pérdidas de fluidos mediante el sello mecánico (3), conectado mecánicamente con el mismo eje (5) se encuentra un generador eléctrico (4). El recipiente (1) es receptor de vapor (6) y aceite térmico (7) manteniéndose ese recipiente a alta temperatura por Io que el vapor y el aceite están ahí completamente separados.
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Un colector cilindro-parabólico con su tubo absorbedor (8) se encarga de intercambiar calor con el aceite que viene impulsado por el circulador (13) por medio del tubo (9), una vez ha pasado el aceite en circulación el colector (8) desciende el aceite por el tubo (9) y atraviesa Ia válvula antiretorno (11) y entra en el transfer de energía (12) allí llena una cavidad, cuando
95 está llena se produce una inyección (20) de agua en su justa y necesaria proporción para producir Ia cantidad de vapor suficiente para desalojar Ia cantidad de aceite térmico que pasa por el tubo de aceleración (10) desde donde, entrando en Ia cámara de turbina (1) proyecta el aceite con gran impacto sobre las palas de Ia turbina (2) Ia que gira y arrastra en su giro el generador (4). El aceite que se desaloja del trabajo de Ia turbina (2) cae en el fondo de Ia 100 cámara (7) y desde allí es aspirado por el circulador (13) que Io devuelve al circuito.
Desde Ia misma cámara de turbina (6) el vapor desalojado del tubo de aceleración (10) queda casi sin presión y temperatura y desde allí por medio del tubo (14) es conducido hasta Ia tubería (15) que recoge sobrantes de vapor del transfer (12) que aspirados por el compresor 105 (16) son llevados ambos de (6) y (12) hasta el condensador (17) que los envía en estado líquido por Ia conducción (18) hasta Ia bomba de presión (19) y de ésta, llegan al inyector (20).
Dado que todo el sistema estará perfectamente calorifugado, incluida Ia cámara de turbina, se 110 entiende que Ia cámara de recogida (7) de aceite, servirá como depósito o acumulador para absorber los pequeños lapsos de tiempo en que disminuya Ia radiación solar. Llegado el caso, si se cree necesario se puede añadir un acumulador de calor de más volumen, sobre todo para iniciar los arranques del sistema en las primeras horas del día.
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HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26)
DESCRIPCIóN DEL TRANSFER DE ENERGíA
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En Ia figura 2 (página 2/2), pasamos a describir un transfer con una de las formas de realización mas sencilla. Con el eje de generación en posición vertical y por orden descendente tenemos en el transfer: La tija (22) de Ia válvula de asiento (26), (que es accionada por un mecanismo que no aparece en el dibujo), que abre y cierra contra el cono
130 (27), con movimiento longitudinal (a-b), Ia entrada (28) a Ia cámara tubular (29). A esta cámara tubular se encuentra solidariamente unida a ella por un extremo una llave o válvula de bola (30) y con accionamiento angular (c-d), todo o nada. Por el otro extremo de Ia llave (30) se encuentra solidariamente unido a ella el tubo de aceleración (10), este tubo puede ser cilindrico o con conicidad, dependiendo ello de Ia velocidad que se desee lograr en el
135 lanzamiento del líquido portador.
La tija (22) se aloja en el núcleo (25) con holgura deslizante, en el cuello (23) se aloja un collarín de cierre (24) para asegurar el hermetismo del sistema. El núcleo (25) en su periferia cilindrica tiene tallada una rosca helicoidal (31) para conducto del aceite térmico, que
140 comienza enfrentada en Ia rosca (32) y termina descendiendo hasta el orificio (33), el cual se prolonga en Ia tapa (34) para acceder a Ia entrada (28). La válvula de asiento (26) en su cara plana dispone solidariamente de un tabique separador (35) que orienta Ia entrada y salida de fluidos en Ia cámara tubular (29). El orificio (36) también comunicado con Ia válvula de retención en el que se aloja Ia bola (37) y el resorte (38), termina con el orificio vertical y su
145 rosca (39).
El inyector de agua (20) se incorpora ajustadamente para absorber calor en el cuerpo del núcleo (25) y penetra su punta de pulverización (40) en Ia cámara de expansión (41). Un acoplamiento (42) mantiene Ia cámara tubular (29) bien integrada y herméticamente en Ia tapa (34) mediante Ia chaveta anular (43), Ia junta toroidal en "C" (44) y los tornillos de presión
150 (45).
Un sensor (46) instalado radialmente al pie de Ia cámara tubular (29) controla el nivel del líquido portador que entra en dicha cámara.
Una válvula antirretroceso no dibujada aquí se instala en Ia entrada (32) de aceite térmico.
155 El núcleo (25) queda cerrado en toda su periferia cilindrica por el cuerpo anular (47) y abrochado con suficientes tornillos (48) por ambos lados de dicho cuerpo, formando un dispositivo completamente estanco entre los dos fluidos y el exterior.
HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26)
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FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFER DE ENERGíA
Al comienzo del ciclo Ia válvula (30) del pie de Ia cámara tubular (29) se encuentra cerrada
165 para impedir que el líquido portador caiga, Ia válvula de asiento (26) cierra contra el asiento cónico (27). Un líquido portador de calor como el aceite térmico u otro apto para este fin. Impulsado por una bomba de circulación de baja presión, penetra por el orificio roscado (32) después de haber pasado por una válvula antiretorno (no representada en el dibujo). El líquido portador a alta temperatura pasa de Ia entrada (32) al conducto helicoidal (31) que
170 está tallado en Ia periferia cilindrica del núcleo (25) transfiriendo calor al inyector de agua (20) y a Ia cámara de expansión de vapor (41). Sale el líquido portador del conducto helicoidal (31)por el orificio (33) que atraviesa radialmente Ia tapa (34) desemboca en Ia entrada (28) y cae en Ia cámara tubular (29) en el fondo de ésta, con Io que aumenta el nivel del líquido y el vapor residual de otro ciclo anterior, va saliendo por el orificio (36), en Ia entrada (28)
175 mediante el tabique separador (35).
El vapor residual en su marcha de evacuación supera Ia válvula de retención a bola (37) que mantiene abierto el resorte (38) y sale por el orificio vertical hasta Ia rosca (39), desde donde se reintegra en el circuito de condensación. Al pie de Ia cámara tubular (29) y radialmente en ella, se dispone hermética y solidariamente
180 de un sensor (46) para detectar el nivel máximo de llenado de dicha cámara.
Suponiendo que hemos hecho varias descargas de aceite térmico en el transfer hasta alcanzar Ia temperatura de trabajo en él, y una vez alcanzado el nivel de llenado mediante el sensor de nivel (46) y estando las válvulas como se indica en el principio de este funcionamiento se produce una inyección de agua a alta temperatura por Ia punta del inyector
185 (40) dentro de Ia cámara de expansión (41). Como el resultado es que Ia cámara también tiene Ia misma temperatura que el agua inyectada, esta agua se expande inmediatamente en vapor a alta presión dentro de dicha cámara. Simultáneamente se abre rápidamente Ia válvula de asiento (22) cuyo cierre se efectúa entre Ia arista (26) y el cono (27) y Ia válvula de apoyo (30) iniciándose un muy rápido descenso del aceite térmico que pasa inmediatamente al tubo
190 acelerador (10) que por su forma constructiva, longitud, conicidad, superficie, permite al líquido portador alcanzar aceleraciones significativas, con las que se atacan los alavés de una turbina hidráulica que mueve un generador eléctrico, y con ello se pasa a otro ciclo.
Un equipo de varios transfers puede alimentar una turbina hidráulica, igual que un motor de 195 explosión de varios cilindros hace girar un alternador eléctrico.
HOJA DE SUSTITUCIóN (REGLA 26)