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Title:
METHOD FOR OBTAINING FREE ENERGY IN A CYCLICAL THERMODYNAMIC CYCLE AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/105286
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a process consisting in releasing energy from a cold reservoir having absolute pressure less than 1 bar absolute. For this purpose, steam suctioned from a hot reservoir, after performing work in a motor (10), returns to the same hot reservoir, in liquid form and at the same initial temperature. The installation uses the height difference between the different components to enable the water to return by means of gravity, once condensed, to a starting tank (1) maintaining initial temperature. In this way, a new energy vector is achieved, providing thermodynamic features of a method for obtaining free energy in a cyclical thermodynamic cycle.

Inventors:
SANTIAGO LÓPEZ COMÍN (ES)
Application Number:
PCT/ES2023/070406
Publication Date:
May 23, 2024
Filing Date:
June 22, 2023
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Assignee:
SANTIAGO LOPEZ COMIN (ES)
International Classes:
F03G7/10; F03B17/04; F03G7/06
Attorney, Agent or Firm:
ROSA MARÍA, Almazán Peleato (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES 1ª.- Procedimiento de obtención de energía libre en ciclo termodinámico ciclico, caracterizado por que consiste en un ciclo cerrado y cíclico en el que se establecen las siguientes etapas: • Primera etapa: o Se produce una expansión isotérmica en el primer depósito (1), aun contando con temperatura por debajo de 100ºC, ya que el vapor es succionado hacia el motor (10), con presión por debajo de un bar absoluto. • Segunda etapa: o Se ocasiona una expansión adiabática disminuyendo la temperatura en el vapor, contando que todo el recorrido se encuentra aislado térmicamente del medio. • Tercera etapa: o Se produce una compresión isotérmica en un depósito de condensación (6), lleno de agua líquida, en donde en dicho depósito de condensación (6) se produce cambio de vapor a liquido instantáneamente. • Cuarta etapa: o Se ocasiona una compresión adiabática en el depósito de condensación (6), devolviendo al agua que alberga, todo el calor, a temperatura inicial del ciclo, decantándose ésta por gravedad al deposito (1). 2ª.- Procedimiento de obtención de energía libre en ciclo termodinámico cíclico, según reivindicación 1ª, caracterizado por que la energía se libera del foco frío y sin aporte de energía externa 3ª.- Instalación para la obtención de energía libre en ciclo termodinámico cíclico, 15 caracterizada por que en la misma participa un primer depósito (1) que cuenta en su interior con bandejas (2) de superficies determinantes del caudal de evaporación de agua, depósito que incluye un sistema de calentamiento (3), habiéndose previsto la inclusión de una estructura (4) rematada en un soporte (5), situado a cierta altura del primer depósito (1), sobre el que se sitúa un depósito de condensación (6) conectado al primer depósito (1) con aislamiento térmico, depósito de condensación que se comunica con un serpentín (7), dispuesto por encima de éste y que se comunica a su vez con un segundo depósito (8) situado superiormente, estando el depósito de condensación (6) lleno de agua, determinando un medio de condensación instantánea del vapor que intenta atravesarlo en el recorrido de succión por medio de un motor (10) hidráulico y hacia el depósito de vacío (8), a cuya salida se establece un compresor de vacío (9) que reduce la presión antes de comenzar el ciclo térmico en el mencionado deposito (8), estando el motor (10) conectado a un alternador (11) que alimenta eléctricamente el sistema de calentamiento (3)y la salida a demanda red. 16
Description:
DESCRIPCIÓN Procedimiento de obtención de energía libre en ciclo termodinámico cíclico e instalación para la puesta en práctica del mismo. SECTOR DE LA TÉCNICA La presente invención se refiere a un proceso de obtención de energía libre en ciclo termodinámico cíclico, cuya evidente finalidad es la de permitir liberar energía indefinidamente en base a un ciclo termodinámico con unas condiciones específicas. La invención se sitúa pues en el ámbito del sector energético. OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene los siguientes objetivos: • Explicar porque un ciclo de Carnot, siendo cíclico también aumenta el rendimiento térmico, contando con un tanto por cien de presión absoluta menor de 100% en el foco frio. • Explicar el ciclo térmico objeto de esta patente, que, asemejándose a un ciclo de Carnot, libera energía del foco frio, cuando este, se encuentra a presión absoluta inferior de 100%. • Explicar que al tratarse de un ciclo que se produce físicamente, cuenta con medidas de superficies, caudales de flujos, tiempos y otras circunstancias, que pueden ser optimizadas para mejorar parámetros que aumenten la potencia en el motor (3). • También proponer esta tecnología como solución del almacenamiento de energía a bajas temperaturas, transformando directamente esta energía térmica, de fácil almacenamiento, en energía eléctrica. 2 • Demostrar científicamente que, el 0 absoluto de presión, es igual al 0% termodinámico, y con este valor, el rendimiento en este ciclo térmico objeto de invención, al igual que en un Ciclo de Carnot, siempre es de 100%, siendo proporcionado dicho rendimiento térmico, por liberación de energía del foco frio. • Consecuentemente al párrafo anterior, dejar demostrado científica y matemáticamente, porque se produce aumento de energía en los confines del universo contando con foco frio a 0 presión absoluta y 0 grados Kelvin. Siendo que nada es igual a 0 absoluto. • Concluir con el descubrimiento de un nuevo vector energético limpio. A modo aclaratorio, en la presente solicitud, cuando decimos obtención de energía libre, nos referimos a la energía que se libera indefinidamente, contando con presión por debajo de un bar absoluto en un foco frio, y cumpliendo el ciclo térmico objeto de esta patente, sin aportar energía externa. Explicaremos matemáticamente; Que; en un ciclo de Carnot, también se produce liberación de energía del foco frio, y del mismo modo, siendo que el rendimiento térmico en un Ciclo Carnot, aumenta cuando el foco frio cuenta con presión inferior a un bar absoluto, y sin aporte de energía externa. Primero explicaremos la importancia de equiparar una temperatura dada, a otra temperatura termodinámica teniendo en cuenta la presión absoluta del medio en el que se encuentra dicha temperatura dada. Una temperatura dada, se expresa habitualmente, con valor de presión absoluta del 100%. Por tanto, su valor absoluto termodinámico multiplicado por 1 no varía. Un bar absoluto equivale a un bar manométrico. Por esto, Las temperaturas del foco caliente y el foco frio, que intervienen en un Ciclo de Carnot, siendo en el planeta tierra, de forma sistemática, se multiplican por 100%. Una temperatura dada, encontrándose en un medio que proporciona menor presión de un bar absoluto, reduce su valor absoluto de 100%. 3 El valor absoluto de una temperatura dada, dentro de un medio, proporcionando menor presión de un bar absoluto, decae hasta llegar al mínimo valor, siendo este, de 0 %, 0 bar absoluto. Así mismo, -0,4 bar manométricos equivalen al 60% absoluto, -0,8 bar manométricos equivalen al 20% absoluto, y así sucesivamente. La propia formula del rendimiento térmico en un ciclo Carnot se debe de expresar como: 100% absoluto, menos, temperatura absoluta de foco frio / temperatura absoluta foco caliente. Ejemplo de cómo aumenta de rendimiento térmico en un Ciclo Carnot, disminuyendo el valor absoluto en la temperatura dada del foco frio. Contando foco caliente con temperatura 150ºC, y foco frio 18ºC. (100%) – (291%/323) = 10% rendimiento térmico. Ahora, el foco frio proporcionando un reservorio a -0,7 bar de presión manométrica, a la misma temperatura dada de 18ºC. (100%) -(291*(30%) /323) = 73% rendimiento térmico. Se produce una diferencia de 63% de aumento de rendimiento térmico, sin aumento de calor adicional, o trabajo externo. Esta diferencia de rendimiento térmico del 63%, es proporcionada por; liberación de energía del foco frio, contando este, con el 30% absoluto de la temperatura dada a 18ºC. En un Ciclo de Carnot se produce un rendimiento térmico, y, además, una recuperación térmica en su última etapa de compresión adiabática, del 100% de temperatura y calor inicial, como es sabido, tratándose de un ciclo térmico cíclico. En el ciclo térmico objeto de esta invención, no se pierde la presión en el foco frio (depósito 6), por encontrarse suficientemente alejada térmicamente del foco caliente, obteniendo del 4 mismo modo energía libre de este foco frio. Y no decimos; por encontrarse suficientemente alejada termodinámicamente del foco caliente, porque la presión del depósito (6), permanece invariable permanentemente, y proporcionando succión del vapor proveniente del foco caliente (1) necesaria para la acción del motor (10), y sin aporte de calor o trabajo externo. Para comprender este párrafo anterior, hay que saber que, aunque dos cuerpos pueden estar alejados térmicamente, uno, puede estar influido por la presión del otro, en este ciclo térmico objeto de la invención, la presión de succión, se transmite más lejos y más rápidamente que la temperatura, siendo que la temperatura del depósito (1), ni se transmite, ni afecta térmicamente a la temperatura del depósito (6). ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Basándonos en los principios de la termodinámica, conocemos que no puede existir un ciclo térmico cuyo rendimiento sea mayor del 100%, la fórmula que soporta esta afirmación es bien conocida: Rendimiento= 100% – (Temperatura foco frio/Temperatura foco caliente) en grados Kelvin. Se trata de una función de estado, esto implica que no intervienen en ella medidas de longitud, peso, tiempo, caudal o en general medidas de espacios. Esta función de estado fue deducida al interpretar de forma matemática el proceso termodinámico descrito en un ciclo de Carnot, dicho ciclo térmico es reversible, cíclico y no puede ser reproducido físicamente, se produce a nivel macroscópico y por lo tanto no pude ser medido visualmente. Cuando se analiza científicamente el ciclo de Carnot, se dice que; la temperatura en el foco caliente es constante por contar con un reservorio inagotable, y aunque esta afirmación es correcta para comenzar el ciclo, también es cierto que dicho ciclo térmico es cíclico por qué; al final de su última etapa de compresión adiabática, cuenta con la misma temperatura inicial, con lo cual, no es necesario aportar más calor para mantener el ciclo indefinidamente. 5 Básicamente, hay que comprender qué; un Ciclo de Carnot cuenta con un rendimiento térmico determinado, dependiendo exclusivamente de temperaturas en foco caliente y foco frio, así como también cuenta con un 100% de recuperación térmica al final del ciclo. El ciclo térmico objeto de esta patente, trabajando solo por succión, también recupera el 100% de calor y temperatura inicial, habiendo pasado el vapor succionado por el mencionado motor neumático (3), y habiendo obteniendo con este, un rendimiento de trabajo dinámico. Cuando un ciclo térmico de Carnot, cuenta con un foco frio a presión absoluta inferior al 100%, el rendimiento térmico aumenta. Porque disminuye su temperatura absoluta. Aclarar que, tratándose de un ciclo térmico cíclico, el foco frio tampoco varia. Se comprende mejor con el ejemplo; contando con un foco frio a presión de -0,2 bar manométricos, equivaliendo a un 80% de temperatura absoluta, multiplicando (Temperatura foco frio) por 80%, la temperatura termodinámica disminuirá, consecuentemente, el resultado de dividir (Temperatura foco frio / temperatura foco caliente) disminuye, por tanto, el rendimiento aumenta. De igual forma se puede demostrar matemáticamente que, del vacío absoluto en el foco frio, se puede obtener el mayor rendimiento térmico, ya que cuando la temperatura del foco frio cuente con presión de 0% absoluto, la temperatura termodinámica será del 0% por lo tanto, dividiendo por cualquier temperatura del foco caliente el resultado es cero, y consecuentemente, el rendimiento térmico en este caso será siempre de 100%. Un Ciclo Carnot contando con dos temperaturas dadas en foco frio y foco caliente, cuenta con un rendimiento térmico determinado, cuando el foco frio cuenta con un valor termodinámico menor de 100% absoluto, el rendimiento térmico de dicho ciclo aumenta un tanto por cien, siendo aportado este aumento de rendimiento por la liberación de energía del foco frio. El foco caliente nunca puede disminuir valor termodinámico, siempre permanece influido, y 6 determinado por el valor absoluto de su propia temperatura al 100%. El rendimiento térmico de esta energía liberada, más el rendimiento térmico determinado por las dos temperaturas dadas, matemáticamente, nunca puede superar el 100%. El objeto de esta patente es dar a conocer un ciclo termodinámico físico en el que se puede obtener energía libre de un foco frio, contando con un valor absoluto de temperatura inferior a 100%, y sin contravenir los principios de la termodinámica. Que como hemos comprobado matemáticamente nunca pueden superar un rendimiento térmico superior a 100%. Nosotros describimos el objeto de la invención de un ciclo termodinámico de obtención de energía libre que a diferencia de un ciclo Carnot, se realiza físicamente, y esto implica perdidas por aislamiento térmico, por rozamiento y por el calor perdido en la zona de refrigeración. Así como un aumento del tiempo de realización del ciclo, dependiendo del caudal de paso en el motor neumático (3). Este ciclo termodinámico comporta; el recorrido de una molécula de agua, que estando en el foco caliente a una determinada temperatura, es succionada en forma vapor, y realiza una carrera del ciclo térmico, regresando en forma líquida al mismo foco caliente, y contando con su temperatura y calor inicial. La temperatura y superficie de agua expuesta a vaporización en el foco caliente, además de la presión de succión del foco frio, determina el caudal de evaporación en el foco caliente Aumentando el caudal de evaporación; cuanto mayor temperatura y superficie de agua en el depósito (1). Aumentando el caudal de evaporación y rendimiento térmico cuanto menor presión en el foco frio. Aclarar que, tratándose de un ciclo térmico cuasi cíclico, se ha comprobado tras dias de ensayo que la presión del foco frio no varia y la temperatura en el depósito (1) solo decae por perdida en aislamiento térmico. 7 La aerotermia obtiene energía del calor que existe en el aire, incluso cuando está por debajo de cero grados centígrados, el vector energético objeto de esta patente, obtiene energía de la succión que proporciona un foco frio contando con presión inferior a un bar absoluto. Como podemos comprobar, no se parecen en su comportamiento termodinámico, pero los dos extraen energía de una fuente, el primero, de una fuente de calor, a temperatura por encima de 0 grados Kelvin, y el segundo, de otra fuente, de presión de succión, estando el foco frio por debajo de 1 bar absoluto. En la naturaleza también se produce liberación de energía de un foco frio, cuando este foco frio se encuentra por debajo de presión atmosférica, y se dan condiciones termodinámicas similares al ciclo térmico objeto de esta invención. Hay épocas estivales en las que se produce un calentamiento superficial del agua marina, contando con la temperatura adecuada, dicha agua se evapora y este vapor es arrastrado por corrientes verticales de aire hasta alcanzar el foco frio que; estando a kilómetros de altura cuenta con menor presión y baja temperatura, al igual que sucede en el ciclo térmico objeto de la patente, el vapor se condensa instantáneamente al encontrarse con gotas de agua líquida fría en suspensión, creando una zona de menor presión y por lo tanto mayor caudal de succión de vapor, dicha succión provoca al reducción de presión a la altura del mar, disminuye la temperatura termodinámica a la que se ocasiona ebullición del agua , y consecuentemente, aumenta el caudal de subida de vapor retroalimentando la potencia del huracán, girando por efecto Coriolis, cuando este sale del mar y no puede succionar vapor de agua, carecerá de uno de los elementos necesarios para que se cumpla el ciclo térmico y terminara perdiendo su fuerza paulatinamente. Aumentando la temperatura del agua del mar encontraremos nuestro peor enemigo en este cambio climático en el que estamos inmersos. Por ello recalcamos la importancia de aprender de los ecosistemas, y desarrollar cuanto antes, este novedoso vector energético que no daña el medio ambiente. 8 EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento termodinámico de obtención de energía libre que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los diferentes vectores de obtención de energía conocidos hasta ahora. En la presente patente, damos a conocer un ciclo térmico cíclico, que se produce físicamente, y en el intervienen elementos tangibles y que pueden ser medidos en todo momento. Se trata de un ciclo termodinámico que cuenta con agua, como líquido de condensación y del mismo modo con agua como elemento de evaporación, siendo que H2O, es la única molécula conocida capaz de condensar instantáneamente por disminución térmica. El único elemento que ocupa el circuito es agua, en estado líquido o gaseoso, para ello se debe vaciar todo el circuito de aire, antes de comenzar el ciclo térmico. El elemento succionado del foco caliente, debe de ser vapor, pudiendo contar con temperatura incluso por debajo de 100ºC, siendo que la succión hacia el foco frio, cuenta con presión por debajo de atmosférica. Para entender porque no se pierde; capacidad de succión del foco frio, temperatura o calor inicial, hay que ser consciente de que el vapor succionado hacia un depósito aislado térmicamente del medio acabara por condensar aportando todo el calor inicial. Y quedando a presión con que contaba el mencionado depósito antes de ingresar vapor. El aire del interior del depósito de vacío, es succionado con un compresor de vacío antes de comenzar el ciclo térmico objeto de esta invención, desconectándolo después definitivamente. El ciclo termodinámico desarrollado en la presente memoria resulta sencillo de fabricar y da a conocer un nuevo vector energético hasta ahora desconocido por el estado de la técnica. Aumentando la temperatura en el foco caliente, no se proporciona mayor rendimiento 9 térmico, pero si se consigue mayor caudal para proporcionar mayor potencia, con lo cual. Este ciclo termodinámico trabajando a aproximadamente 100ºC, supone un logro tecnológico para solucionar el almacenamiento de energía con sales térmicas, siendo que estas se almacenan a temperatura superior. Se trata de un ciclo termodinámico que puede ser recreado en cualquier lugar donde sea necesario, no siendo necesario transformadores o líneas de alta tensión para el traslado de energía eléctrica. El abaratamiento de los costes para obtener energía eléctrica conlleva el abaratamiento de procesos de producción industrial, electrolisis, desalación por osmosis, y en general procesos que hoy en día son inviables por sus altos costes energéticos. Se trata de un vector energético desconocido, siendo totalmente limpio y natural, del cual debemos aprender, para comprender preguntas termodinámicas que hoy en día todavía no tienen respuesta. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y 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 acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego plano en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1.- Muestra una representación esquemática de una instalación para la puesta en práctica del procedimiento de obtención energía libre en ciclo termodinámico cíclico objeto de la presente invención. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN A la vista de la figura reseñada, puede observarse como para poner en práctica el procedimiento de la invención se parte de una instalación en la que participa un primer depósito (1) que cuenta en su interior con bandejas (2) o capas de superficie participadas 10 con una altura mínima de agua, contando con la mayor superficie de evaporación posible dentro del mencionado depósito. El depósito se complementa con un sistema de calentamiento (3) que puede ser preferentemente una resistencia eléctrica para mantener en todo momento la temperatura de succión de vapor más idónea. En la instalación participa estructura (4) rematada en un soporte (5), situado a cierta altura del primer depósito, sobre el que se sitúa un depósito de condensación (6) conectado al primer depósito (1), altura suficiente como para conseguir que el vapor condensado en el depósito de condensación (6), decante por gravedad regresando al primer depósito (1), siendo que el recorrido permanece aislado térmicamente, devuelto el calor a la misma temperatura inicial. Dicho primer deposito (1) cuenta con un sistema de calentamiento (3), accionando el mismo para alcanzar la temperatura de evaporación adecuada en el arranque del ciclo térmico, y manteniendo dicha temperatura para suplir las posibles pérdidas por aislamiento térmico y pérdidas de calor en la refrigeración de un serpentín (7), conectado al depósito de condensación (6) y dispuesto por encima de éste. De forma más concreta, el depósito de condensación (6) se caracteriza por estar lleno de agua, produciendo condensación instantánea del vapor que intenta atravesarlo en el recorrido de succión con dirección hacia un segundo depósito (8) situado mas arriba. La salida superior del segundo depósito (6), determina el final de foco caliente, y comienzo de foco frio. La instalación se complementa con un compresor de vacío (9) que reduce la presión en el depósito de vacío (8), siendo desconectado de forma permanente una vez comienza el ciclo termodinámico. Como podemos observar en la figura 1, la instalación cuenta con un motor (10) preferentemente neumático, trabajando por succión de vapor, y transmitiendo las revoluciones necesarias en un alternador (11) que permite alimentar eléctricamente el 11 sistema de calentamiento (3). y la salida a demanda red Aumentando la superficie de agua habilitada para evaporización en el depósito (1), se puede satisfacer cualquier solicitud de demanda de energía eléctrica, por grande que esta sea. Describimos un ciclo termodinámico cíclico de obtención de energía libre que cuenta con 4 etapas, y realizándose en un circuito termodinámico físico, cuenta con pérdidas de calor residuales. Primera etapa: Se produce una expansión isotérmica en el primer depósito (1), aun contando con temperatura por debajo de 100ºC, ya que el vapor es succionado hacia el motor (10), con presión por debajo de un bar absoluto. Segunda etapa: Se ocasiona una expansión adiabática disminuyendo la temperatura, y contando que todo el recorrido se encuentra aislado térmicamente del medio. Tercera etapa: Se produce una compresión isotérmica en el depósito de condensación (6) estando lleno de agua líquida. En dicho depósito de condensación (6) se produce cambio de vapor a liquido instantáneamente, con cavitación, y micro explosiones audibles. Cuarta etapa: Se ocasiona una compresión adiabática en el mencionado depósito de condensación (6), devolviendo al agua que alberga, todo el calor, y a temperatura inicial del ciclo, decantándose por gravedad al depósito (1) que cuenta con menor altura. 12 Perdida residual de calor: Se produce una pérdida de vapor en el depósito de condensación (6) con dirección de la succión ocasionada por el depósito de vacío o tercer depósito (8), seguidamente se ocasiona el regreso del mismo en forma de líquido ya que se condensa en el recorrido por el serpentín (7) de refrigeración, que cuenta con mayor cota de altura. En este caso se produce pérdida residual de calor. Dicha perdida de calor es suplida por el sistema de calentamiento (3) manteniendo la temperatura inicial, en el primer depósito (1). Se ha comprobado que colocando una válvula de corte (12) en la salida superior del depósito (6) y contando con altura necesaria en tubería de presión de retorno a deposito (1) se consigue un ciclo térmico ideal sin pérdidas. Siendo que dicha tubería cuenta con menor presión en su parte más alta y mayor presión en su parte más baja. Este ciclo termodinámico siendo cíclico, proporciona un rendimiento térmico de trabajo en el motor (10), y una recuperación térmica teórica de 100%. Aunque al rendimiento térmico y recuperación térmica, del ciclo térmico objeto de invención, sean menores que los teóricos, se ha comprobado que; sí se puede obtener energía indefinidamente, sin aporte de calor externo. Al igual que un Ciclo de Carnot, el ciclo térmico objeto de esta invención, obtiene rendimiento térmico de un diferencial “termodinámico” entre foco caliente y foco frio, y se sustenta en las mismas fórmulas matemáticas en las que se apoyan los principios y leyes termodinámicas. Una máquina de Carnot, cuenta con un determinado rendimiento térmico, producido por transferencia del calor del foco caliente al foco frio. Una máquina de Carnot, también cuenta con un determinado rendimiento térmico, producido por transferencia de succión al foco frio, cuando este permanece a presión 13 inferior de un bar absoluto. Un Ciclo de Carnot, siendo cíclico, y estando aislado térmicamente del medio, cuenta con el 100% de recuperación térmica al final del mismo ciclo. Los esquemas que interpretan una máquina de Carnot deberían representarla al final de la segunda fase de expansión adiabática y antes de la tercera de compresión isotérmica, y de igual forma que actúa el motor térmico objeto de esta invención, dentro del propio ciclo térmico. 14