[0001 ] Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de uma UNIDADE DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA OU TÉRMICA POR FLUXO HIDRÁULICO EM ENCANAMENTO, particularmente de uma unidade que compreende uma mini turbina instalada no interior de encanamento onde a pressão do fluxo da água somada à força da gravidade impõe um movimento radial aproveitado para a geração de energia elétrica ou térmica. A unidade funciona como uma mini usina,que se ligada a um dínamo gera eletricidade ou então quando do giro em um mancai abrasivo gera energia térmica. Assim, com o porte compacto, essa solução torna-se prática e viável para atender pequenos consumos em qualquer local onde haja encanamento com fluxo hidráulico.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção tem como campo de aplicação o segmento de engenharia elétrica, térmica e mecânica, preferencialmente pequenos consumidores, em que a geração de energia elétrica ou térmica pode ser aplicada, por exemplo, respectivamente à alimentação de bancos de baterias ou então ao aquecimento localizado da água no interior do encanamento.

ESTADO DA TÉCNICA

[0003] Mediante à nova realidade mundial, em que a questão ambiental tornou-se premissa para o desenvolvimento de novas tecnologias sustentáveis e mudanças dos hábitos da sociedade em geral, incluindo neste contexto a geração de energia por meios alternativos aos já conhecidos. A cada dia são desenvolvidas novas soluções, quer seja para grandes, médias e pequenas escalas, preferencialmente sem o consumo dos recursos naturais/ não renováveis do planeta, sem a geração de poluentes el ou agressão ao meio ambiente.

[0004] Dentre as matrizes de produção de energia elétrica disponibilizadas, as mais comuns são as hidrelétricas, as geotérmicas, as eólicas, as solares e as nucleares, todas demandando altos investimentos não só na instalação, mas também em linhas de transmissões até os pontos consumidores. Ao contrário da energia elétrica, a geração de energia térmica mais comum se dá por meio da conversão da energia solar. [0005] Evidentemente, em contextos específicos, cada matriz energética tem vantagens e desvantagens uma em relação as outras.

[0006] Num cenário sem anormalidades se deve preterir as matrizes cujas fontes geradoras sejam esgotáveis, como é o caso, por exemplo, dos combustíveis fósseis, madeira e carvão utilizados nas geotérmicas.

[0007] Sabe-se que a implantação de uma usina hidrelétrica causadanos ambientais severos, haja vista a necessidade de desapropriação de grandes áreas para formação do lago. Outrossim, a infraestrutura necessária é substancial com uma grande demanda de mão de obra, severos encargos trabalhistas, além do que os recursos hídricos estão se tornando cada vez mais escassos. Algumas hidrelétricas já não geram energia com determinada quantidade de água, mas, da mesma forma, esse volume é enviado el ou armazenado para a geração de energia com baixo rendimento para essa matriz.

[0008] A energia nuclear, apesar do alto rendimento e eficiência tem como pontos negativos os riscos inerentes a operação, a geração de lixo nuclear, bem como a necessidade de extensas linhas de transmissão e a interligação com as outras matrizes energéticas.

[0009] Aenergia solar também tem se destacado, contudo o custo de implantação é elevado e somente tem sido viabilizada em escalas menores, uma vez que demanda grandes áreas para a instalação dos painéis.

[0010] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes, que versam sobre a geração de energia elétrica de forma alternativa comoM U 8102019- 8, que em apenas um elemento conjuga a função de gerar energia alternativa por meio de um mineral não poluente (carbureto, amoníaco, sal em pedra). O acumulador que trabalha enterrado no solo é formado por uma cápsula com uma bobina de fio de cobre com um tubo plástico de ½" que isola o fio neutro da fase.

[001 1 ] O acumulador inventado gera energia pela reação química dos minerais na cápsula e respectiva bobina. Essa solução demanda a recomposição de tais minerais de tempos em tempos, além do que sua capacidade de geração é mínima. Outrossim, não há opção da geração elétrica el ou térmica como a deste pedido de patente.

[0012] O documento PI 0600717-1 , descreve uma máquina para produção de energia elétrica alternativa mediante a força hidrostática da água utilizando concomitantemente o princípio de Arquimedes e a Lei isotérmica dos gases de Boyle e Mariotte. A máquina é constituída por duas rodas dentadas movimentadas por correntes tipo "Galle", nas quais estão conectados uma série de tanques formando um carrossel vertical. Os tanques recebem continuamente um pequeno volume de ar comprimido, que agindo na água como um corpo nela mergulhado dá início a rotação da máquina.

[0013] A máquina acima tem construtividade complexa envolvendo componentes mecânicos e pneumáticos, que além do custo demanda um curso de água (com pelo menos 7m de profundidade) com volume o bastante para movimentar o carrossel, ao contrário do presente pedido que zela pela simplicidade construtiva, praticidade e reduzido fluxo de água.

[0014] O PI0104719-1 antecipa um coletor de energia solar integrado, onde as funções de aquecimento e armazenamento de água aquecida se dão em módulo único, funcionando como placa coletora convencional e reservatório.

[0015] O coletor em particular, exige a construção de uma peça formada por reservatório e painel de captação solar, e apesar de ser compacto ainda toma demasiado espaço, custo para instalação exigindo toda uma infraestrutura para o encaminhamento da água aquecida até os pontos de consumo.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0016] É, portanto, objetivo da presente invenção propor uma unidade compacta capaz de gerar energia elétricaou térmica, utilizando como elemento motriz a pressão do fluxo e a gravidade da água para movimentar uma mini turbina no interior de encanamentos verticais. A pressão do fluxo pode ser por bombeamento ou não.

[0017] Outro objetivo da invenção é poder gerar a energia elétrica ou térmica, atendendo assim a várias necessidades e situações dos usuários. A energia elétrica pode, por exemplo, ser utilizada para alimentar um banco de baterias, ao passo que a energia térmica pode ser aplicada para o aquecimento da água para consumo pontual, ou seja, próximo à mini turbina, a fim de evitar perda por dissipação ao longo do encanamento.

[0018] Também é objetivo da invenção propor um fornecimento de energia elétrica ou térmica in loco, ou seja, próxima ao ponto de consumo não havendo necessidade de investimentos em linhas de transmissão e tampouco em revestimento térmico para evitar a dissipação da temperatura no transporte de água quente a longas distâncias.

DA INVENÇÃO

[0019] A presente invenção apresenta baixo custo de fabricação/ operacional, além de não utilizar recursos naturais cada vez mais escassos, tendo ainda, a vantagem adicional de não gerar poluentes.

[0020] É composta por uma mini turbina estrategicamente montada no interior de encanamentos de água localizados nas faces verticais de prédios, de forma a aproveitar a pressão do fluxo e a coluna de água no sentido de girar a referida mini turbina, quer seja para a geração elétrica ou geração térmica.

[0020] Na geração elétrica, a mini turbina, ao girar, atua um dínamo que gera eletricidade, preferencialmente utilizado para alimentar um banco de baterias.

[0021 ] Na geração térmica, a mini turbina, ao girar, provoca o atrito entre duas superfícies abrasivas, desse modo gerando calor e o aquecimento da água naquele ponto. Nesse caso, o giro pode ser entre o eixo da turbina e o mancai cujo atrito gerará o calor que dissipará para a água no seu entorno.

[0022] A mini turbina, interna ao encanamento, poderá ter as paletas 100% em contato direto com o fluxo de água ou então apenas 50% das paletas em contato direto com o fluxo.

[0023] A mini turbina, independentemente do tipo de geração, poderá ser montada em seções de encanamentos menores que facilitam a sua montagem em outros encanamentos.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] A invenção será, a seguir, descrita em uma realização preferencial, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e não limitativa:

FIG. 1 : Vista lateral esquemática da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada no ponto médio de um encanamento.

FIG. 2: Vista lateral esquemática da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada no ponto médio de um encanamento, mostrando uso em um prédio qualquer para a geração de energia elétrica. FIG. 3: Vista lateral esquemática da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada no ponto médio de um encanamento, mostrando uso em um prédio qualquer para a geração de energia térmica.

FIG. 4: Vista lateral esquemática de uma variação construtiva da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada no ponto médio de uma seção de encanamento.

FIG. 5: Vista lateral esquemática de uma variação construtiva da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada recuada em um encanamento.

FIG. 6: Vista lateral esquemática de uma variação construtiva da unidade produção de energia elétrica ou térmica por fluxo hidráulico montada recuada em uma seção de encanamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0025] AUNIDADE DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA OU TÉRMICA POR FLUXO HIDRÁULICO EM ENCANAMENTOobjeto desta solicitação de patente de invenção, compreende um encanamento (1 ), preferencialmente localizado na visada vertical de um prédio, com o objetivo de aproveitar a pressão do fluxo e a coluna de água para movimentar uma mini turbina (2) que se ligada a um dínamo (3) gera energia elétrica, e se ligada a um dispositivo (4) com superfícies abrasivas produz calor para o aquecimento pontual da água prontamente disponibilizada para o consumidor.

[0026] Mais particularmente, a unidade (U) inventada é composta por uma mini turbina (2) montada no interior, especificamente no ponto médio do encanamento (1 ) conforme ilustrado nas figuras 1 , 2, 3onde se destaca um plano inclinado (5) contíguo, criando um estrangulamento que pela redução da seção obriga a uma maior pressão do fluxo da coluna d'água sobre a referida mini turbina (2), que devidamente mancalizada (6) gira em grande velocidade, quer seja para gerar energia elétrica quando ligada a um dínamo (7), quer seja para gerar energia térmica quando conectada a um dispositivo (4) com superfícies abrasivas que ao se tocarem criam atrito e, por conseguinte, calor para o aquecimento da água naquele ponto. Para tanto, o encanamento (1 ) é posicionado preferencialmente na visada vertical de prédios onde a coluna de água é representativa, propiciando assim uma maior energia cinética sobre a mini turbina (2) que tem o movimento radial livre, ou seja, com a menor resistência mecânica possível. O mesmo princípio pode ser aplicado em encanamentos submetidos a bombeamento hidráulico.

[0027] Ao girar, a mini turbina (2) aciona um dínamo (3) que gera eletricidade passível de ser armazenada em um banco de baterias (8), e daí para qualquer uso, como, por exemplo, a manutenção das áreas comuns dos prédios, resultando em menor taxa de condomínio, além de ser uma solução ecologicamente correta. A unidade (U) também pode ser dimensionada para atuar em sistemas hidráulicos bombeados, em que a energia elétrica gerada a partir do fluxo de água no interior do encanamento é direcionada para alimentação das bombas, isso se a relação entre a potência das bombas e a energia cinética gerada pelo dínamo for atraente. Numa visão macro, a instalação da unidade (U) para geração de energia elétrica em encanamentos de grandes bitolas, pode ser uma solução para a falta de energia instalada em grandes cidades e metrópoles.

[0028]Em outra versão, a unidade (U) tem a mini turbina (2) conectada a um dispositivo (4) com superfícies abrasivas que ao girarem produz um calor suficiente para o aquecimento da água no entrono da referida mini turbina (2), onde também deve ser feita a captação para o consumo, evitando assim perda por dissipação térmica.Nessa versão, o interior do encanamento poderá ser dotado de revestimento térmico para diminuir a dissipação térmica. A geração de calor também pode ser dar pelo atrito gerado entre o eixo da mini turbina e o seu mancai quando do giro dos mesmos, nesse caso não havendo necessidade do dispositivo (4).

[0029] Numa variação construtiva, conforme ilustrado na figura 4, a mini turbina (2), quer seja para a geração de energia elétrica ou térmica, é montada numa seção de encanamento (1 ') que facilita suma montagem em outros encanamentos. Em outra variação construtiva, conforme ilustrado na figura 5, a mini turbina (2), é montada recuada em relação a linha de fluxo de forma que suas paletas (P) ficam apenas 50% em contato com o referido fluxo no encanamento (1 ). Em outra variação construtiva, conforme ilustrado na figura 6, a mini turbina (2), é montada recuada em relação a linha de fluxo numa seção de encanamento (1 ') que facilita suma montagem em outros encanamentos.

[0030] Também é uma opção construtiva a utilização de um encanamento plano, ou seja, livre de estrangulamento interno, [0031 ] Esta unidade pode operar em paralelo com outras unidades para suprir qualquer demanda de energia, podendo ser alocadas em várias cotas / alturas do encanamento. A implantação das unidades (U) não interfere no sistema construtivo hidráulico convencional, portanto sendo de fácil instalação. Por outro lado, em construções já existentes a implantação se daria quando da necessidade da troca dos encanamentos.