BR102014029765A2

BR102014029765A2 - Gerador de energia e sistema de geração de energia

Info

Publication number: BR102014029765A2
Application number: BRBR102014029765-0A
Authority: BR
Inventors: Ernesto João Vago; Saulo Jadir Da Silva
Original assignee: Ernesto João Vago; Saulo Jadir Da Silva
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2015-06-23
Also published as: WO2016083899A1

Abstract

Resumo gerador de energia, compreendendo um motor a combustão (1), o qual está conectado a um gerador de energia (2) e este a um transformador de energia (3), estando a saída do transformador de energia (3) ligada a um painel de comando e distribuição (4) que, por sua vez, possui uma fase conectada a um compressor de ar (5), dito compressor de ar (5) com a saída ligada a um dispositivo pneumático (6), tendo uma válvula pressostática (7) na saída de ar para o referido dispositivo pneumático (6). A geração de energia se inicia a partir do motor a combustão (1), através do qual é alimentado o gerador de energia (2) conectado à entrada do transformador de energia (3), dito transformador de energia (3) tendo saída para o painel de comando e distribuição (4) que possui uma fase alimentando o motor (19) do compressor de ar (5), destinado a gerar a quantidade de ar até a capacidade máxima do referido compressor de ar (5), que se encontra ligado ao dispositivo pneumático (6) acoplado ao mencionado gerador de energia (2), de modo que, uma vez atingida a carga máxima de pressão do compressor de ar (5), o painel de comando e distribuição (4) recebe comando para, automaticamente, desligar o motor a combustão interna (1), passando o sistema a gerar energia a partir da alimentação do dispositivo pneumático (6) para o gerador de energia (3).

Description

GERADOR DE ENERGIA E SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA

BREVE SUMÁRIO

[0001] Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de um GERADOR DE ENERGIA E SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, particularmente de um sistema que utiliza, como meio de partida, um motor a diesel ou similar, através do qual é alimentado um gerador de energia conectado a um transformador e este a um painel de comando que possui uma fase alimentando o motor de um compressor de ar, por sua vez ligado a um dispositivo pneumático que está acoplado ao mencionado gerador de energia. Assim, uma vez atingida a carga máxima do compressor de ar, o painel de comando automaticamente desliga o motor a diesel, passando o sistema a gerar energia a partir da alimentação do dispositivo pneumático para o gerador de energia, fechando o ciclo operacional.

CAMPO DA INVENÇÃO [0002] A presente invenção possui particular aplicação no segmento de geração de energia.

ESTADO DA TÉCNICA [0003] Sabe-se que, o problema de geração de energia ocupa lugar de destaque na preocupação mundial na atualidade. Não só a geração de energia em quantidade suficiente para suprir as demandas necessárias é preocupante, como também a criação de sistemas que não agridam demasiadamente o meio ambiente, mediante a produção de resíduos prejudiciais ao meio ambiente e ao ser humano e que não consumam os recursos naturais do planeta. [0004] Dentre as várias formas de produção de energia atualmente disponíveis podem ser citadas, a título de exemplo, aquelas que usam como fontes geradoras: combustíveis fósseis, hidráulica, sol, ar, biomassa, geotérmica, gravitacional e núcleo atômico, dentre outras fontes. [0005] Evidentemente, cada fonte geradora de energia tem as suas vantagens e desvantagens em relação às demais, no entanto, a busca por meios alternativos não cessa. [0006] Neste cenário se deve considerar que algumas das fontes geradoras de energia hoje disponíveis são esgotáveis, como é o caso, por exemplo, dos combustíveis fósseis. Por outro lado, a implantação de uma usina hidrelétrica provoca impactos ambientais severos, na fase de construção da mesma; além disso, os recursos hídricos se mostram cada vez mais escassos e merecem especial atenção das autoridades. [0007] A geração de energia a partir de fontes fósseis costuma provocar poluição ambiental, que contribui sobremaneira para o aumento do efeito estufa e aquecimento global; destarte, os recursos fósseis são esgotáveis. [0008] Uma prática comum também tem sido o uso da energia solar, a qual, contudo, possui elevado custo de implantação e somente tem sido viabilizada em escalas menores, não suprindo as necessidades de grandes parques industriais, que são os maiores consumidores de energia. [0009] A energia nuclear, conforme é do conhecimento de todos, possui aspectos negativos com relação à grande quantidade de lixo nuclear produzido, impactando no seu descarte, além de apresentar riscos imensos ao meio ambiente e aos seres viventes, como ocorreu num passado próximo na Rússia e no Japão. [0010] É conhecido do estado da técnica o documento BR8205442-8, depositado em 31/08/1982, sob o título de FONTE ALTERNATIVA DE ENERGIA ELÉTRICA RENOVÁVEL UTILIZANDO BATERIAS/MOTOR/REDUTOR/GERADOR, que descreve o uso de um conjunto de batería como fonte de alimentação para fornecer energia a um motor elétrico, por sua vez acoplado um gerador elétrico, sendo que a energia gerada fica armazenada para consumo, ao passo que parte dela é utilizada para reabastecer as baterias. Este sistema é distinto daquele proposto na presente solicitação de patente de invenção, haja vista que, além de utilizar o sistema do estado da técnica um motor elétrico alimentado por baterias, este motor fica em constante acionamento, o que requer que as baterias estejam também sendo sempre carregadas. Ademais, o armazenamento de energia em baterias usuais requer que as mesmas sejam de grande porte, mesmo assim a produção de energia será muito limitada. [0011] É conhecido também do estado da técnica o documento BRMU8001636-7, depositado em 17/07/2000, sob o título de GERADOR DE ENERGIA ACIONADO POR MOTOR ELÉTRICO, que utiliza, essencialmente, um motor elétrico e um gerador de energia. Este sistema é muito semelhante ao descrito no parágrafo anterior, e apresenta as mesmas características e inconvenientes, sendo, portanto, distinto da presente solicitação de patente de invenção, que usa um motor a diesel para o início do ciclo, motor esse a ser desligado assim que o compressor de ar estiver carregado para alimentar o dispositivo pneumático. [0012] O documento BRPI0103667-0, depositado em 29/06/2001, sob o título de GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA COM MASSA ACUMULADA ACIONADO POR UM MOTOR ELÉTRICO DE CONSUMO REDUZIDO, descreve um motor elétrico de baixa voltagem ligado por correia e polia com massa acumulada na extremidade de seu perímetro, sendo que polia e correia secundárias fazem a ligação a um dínamo, que alterna automaticamente o fornecimento de energia para uma rede principal em caso de pane do sistema. Este sistema do estado da técnica também se difere totalmente do sistema proposta na presente solicitação de patente de invenção, notadamente por utilizar como fonte de alimentação do sistema um motor elétrico, sendo distinto em sua concepção essencial. [0013] O documento BRPI050588-4, depositado em 20/12/2005, sob o título de MOTOR GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA, descreve um mecanismo composto de um peso de cinco toneladas que quando cai por ação da gravidade com toda a intensidade, faz ação em uma catraca ligada ao motor gerador. O sistema descreve ainda o uso de baterias e meios hidráulicos; entretanto, é distinto da presente solicitação de patente de invenção, haja vista que, no sistema do estado da técnica, é utilizado o princípio físico da energia potencial, o que é totalmente diferente da concepção essencial da presente invenção. [0014] Ainda, o documento BRPI0701270-5, depositado em 20/04/2007, sob o título de MÉTODO E SISTEMA PARA REGULAGEM DE ENERGIA ELÉTRICA DE UM

TURBOGERADOR E UM GERADOR ASSOCIADOS COM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, descreve um monitor de velocidade para estabelecer um limiar inferior e um limiar superior para a velocidade de um rotor de um turbogerador, sendo que um controlador do turbogerador controla a corrente de saída do mencionado turbogerador com base nos dados de velocidade detectados com a finalidade de controlar uma velocidade rotacional. Um monitor de tensão estabelece um limite inferior de tensão e um limite superior de tensão para um gerador; ao passo que um detector de tensão detecta o nível de saída associado com o gerador e; um controlador de motor/gerador controla o nível de tensão de saída elétrica do gerador. Esses dispositivos visam manter uma faixa de tensão operacional desejada. Esse sistema é, também, totalmente distinto daquele proposto na presente solicitação de patente de invenção, haja vista que os meios empregados nesse documento do estado da técnica para a produção de energia são notoriamente diferentes.

OBJETIVO DA INVENÇÃO [0015] É, portanto, objetivo da presente invenção propor um sistema de geração de energia que utiliza como fonte de partida um motor a diesel que trabalha acoplado a um gerador de energia e este à entrada de um transformador de energia, por sua vez ligado a um painel de comando e distribuição, este tendo uma fase que alimenta um compressor de ar integrado ao sistema, dito compressor de ar acoplado a um dispositivo pneumático com construção própria, este dispositivo pneumático sendo acoplado ao mencionado gerador de energia. Assim, em um estágio primeiro do sistema o motor a diesel, ou outro de combustão interna, aciona o gerador de energia para a produção de energia, de modo que essa energia gerada seja encaminhada para o transformador que a envia ao referido painel de comando e distribuição, onde uma fase alimenta o mencionado compressor de ar, que possui uma capacidade máxima de armazenamento, passível de variação em função da necessidade de energia a ser gerada. Esse compressor de ar possui uma válvula pressostática que determina quando o mesmo está com a carga máxima, de modo que, nesse momento, o motor a diesel seja desativado e o dispositivo pneumático passe a operar comandado pelo dito compressor de ar, passando o acionamento do gerador de energia a ser feito pneumaticamente e não mais pelo motor a combustão. [0016] Assim, a presente invenção pode operar como uma usina geradora de energia elétrica de baixo custo e baixo impacto para o meio ambiente, haja vista que utiliza o motor a diesel ou similar apenas em parte de sua operação, notadamente para dar início ao processo de geração de energia. O dimensionamento e a capacidade de armazenamento do compressor de ar são determinantes para que o sistema opere com grande capacidade de geração de energia. O motor elétrico será utilizado, de forma automática, a partir de comando pelo painel de comando e distribuição, sempre que, por algum motivo, o compressor não esteja em operação. [0017] O sistema da invenção é, portanto, de baixo custo operacional, além de não utilizar recursos naturais cada vez mais escassos, tendo ainda, a vantagem adicional de gerar uma quantidade mínima de poluentes, apenas quando em operação o motora diesel ou similar.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0018] 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: FIG. 1: Vista geral do sistema de geração de energia segundo a invenção. FIG. 2: Vista geral do dispositivo pneumático segundo a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0019] O GERADOR DE ENERGIA E SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, objeto desta solicitação de patente de invenção, compreende um motor a combustão (1), nesta realização a diesel, o qual está conectado a um gerador de energia (2) e este a um transformador de energia (3), cuja saída está ligada a um painel de comando e distribuição (4) que, por sua vez, possui uma fase conectada a um compressor de ar (5), dimensionado de acordo com as necessidades de produção de energia, dito compressor de ar (5) com a saída ligada a um dispositivo pneumático (6), tendo uma válvula pressostática (7) na saída de ar para o referido dispositivo pneumático (6). [0020] O dispositivo pneumático (6) revela um virabrequim ou braço de manivela (8), ao qual estão acoplados, de forma alternada nos segmentos opostos (9), pistões (10) com entradas de ar (11), alimentados a partir do compressor de ar (5), ditos pistões (10) recebendo bielas nas suas extremidades de ação contra o virabrequim (8), sendo que, na base dos cilindros (12) que alimentam os pistões (10), estão presentes condutos (13) com válvulas de retenção extremas (14) que não permitem o retorno do ar, mas permitem o alívio da pressão interna de ar quando da obtenção do limite de pressão, o que ocorre de forma automática, sendo este excedente de ar armazenado em um balão (15) com mecanismo de descarga (16). Assim, não sendo necessário todo o volume de ar para se atender a demanda de uma determinada usina, este volume fica armazenado no referido balão (15). [0021] A extremidade do eixo do virabrequim ou braço de manivela, que é movimentado pela alimentação de ar, se acopla ao gerador de energia (2), sendo que, na versão preferencial mostrada nesta invenção, os movimentos de rotação são transferidos diretamente do eixo do braço de manivela (8) para o eixo do gerador (2), por exemplo, através de um acoplamento elástico. [0022] O gerador de energia assim composto possui um sistema de geração de energia que se inicia a partir do motor a combustão (1), no caso deste exemplo a diesel, através do qual é alimentado o gerador de energia (2) conectado à entrada do transformador de energia (3), que possui a capacidade determinada pelas necessidades de projeto, dito transformador de energia (3) tendo saída para o painel de comando e distribuição (4) que possui uma fase alimentando o motor (19) do compressor de ar (5), destinado a gerar a quantidade de ar até a capacidade máxima do referido compressor de ar (5), contando com a válvula pressostática (7) para limitar a pressão máxima, dito compressor de ar (5) se encontra ligado ao dispositivo pneumático (6) que está acoplado ao mencionado gerador de energia (2), de modo que, uma vez atingida a carga máxima de pressão do compressor de ar (5), o painel de comando e distribuição (4) recebe comando para, automaticamente, desligar o motor a combustão interna (1), passando o sistema a gerar energia a partir da alimentação do dispositivo pneumático (6) para o gerador de energia (3), mediante acionamento do virabrequim ou braço de manivela (8) através dos pistões pneumáticos (10), fechando o ciclo operacional. [0023] Opcionalmente, se pode ter um segundo gerador de energia (2) ao lado do gerador em funcionamento, de modo que, quando necessário um procedimento de manutenção neste último, o gerador de energia reserva (2) é posto em funcionamento. [0024] Este sistema não atua como um moto contínuo, haja vista que, em ciclos predeterminados, o motor a combustão interna (1), deve ser acionado para a produção de energia e a produção do fluxo de ar para a obtenção da carga máxima no compressor de ar (5).

Claims

1) GERADOR DE ENERGIA, compreendendo um motora combustão (1), o qual está conectado a um gerador de energia (2) e este a um transformador de energia (3), caracterizado por a saída do transformador de energia (3) estar ligada a um painel de comando e distribuição (4) que, por sua vez, possui uma fase conectada a um compressor de ar (5), dito compressor de ar (5) com a saída ligada a um dispositivo pneumático (6), tendo uma válvula pressostática (7) na saída de ar para o referido dispositivo pneumático (6).

2) GERADOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo pneumático (6) revelar um virabrequim ou braço de manivela (8), ao qual estão acoplados, de forma alternada nos segmentos opostos (9), pistões (10) com entradas de ar (11), ligados ao compressor de ar (5), ditos pistões (10) recebendo bielas nas suas extremidades de ação contra o virabrequim (8), sendo que, na base dos cilindros (12) que alimentam os pistões (10), estão presentes condutos (13) com válvulas de retenção extremas (14), contando ainda com um balão de armazenamento de ar (15) com mecanismo de descarga (16).

3) SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, a ser desenvolvido de acordo com o gerador de energia das reivindicações 1 e 2, caracterizado por a geração de energia se iniciar a partir do motor a combustão (1), através do qual é alimentado o gerador de energia (2) conectado à entrada do transformador de energia (3), dito transformador de energia (3) tendo saída para o painel de comando e distribuição (4) que possui uma fase alimentando o motor (19) do compressor de ar (5), destinado a gerar a quantidade de ar até a capacidade máxima do referido compressor de ar (5), contando com a válvula pressostática (7) para limitar a pressão máxima, dito compressor de ar (5) se encontra ligado ao dispositivo pneumático (6) que está acoplado ao mencionado gerador de energia (2), de modo que, uma vez atingida a carga máxima de pressão do compressor de ar (5), o painel de comando e distribuição (4) recebe comando para, automaticamente, desligar o motor a combustão interna (1), passando o sistema a gerar energia a partir da alimentação do dispositivo pneumático (6) para o gerador de energia (3), mediante acionamento do virabrequim ou braço de manivela (8) através dos pistões pneumáticos (10), fechando o ciclo operacional.

4) SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as válvulas de retenção extremas (14) não permitirem o retorno do ar, mas permitirem o alívio da pressão interna de ar quando da obtenção do limite de pressão, o que ocorre de forma automática, sendo este excedente de ar armazenado em um balão (15) com mecanismo de descarga (16); portanto, não sendo necessário todo o volume de ar para se atender a demanda de uma determinada usina, este volume fica armazenado no referido balão (15).