BR112019011278A2

BR112019011278A2 - controlador de fluxo

Info

Publication number: BR112019011278A2
Application number: BR112019011278A
Authority: BR
Inventors: Rosén Per
Original assignee: E On Sverige Ab
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-10-15
Also published as: RU2019117710A; EP3555458B1; AU2017380970A1; EP3736435A1; EP3555458A1; CL2020001743A1; KR20190084295A; DK3555458T3; WO2018114698A1; JP2020502411A; US10830202B2; CA3044337A1; MX2019006208A; US11199171B2; US20210003109A1; KR102192263B1; CN113050705B; EP3336344A1; CN110088458A; CL2019001661A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um controlador de fluxo (1) configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou como um regulador de fluxo. o controlador de fluxo compreende: uma entrada (2) para um fluido; uma saída (3) para o fluido; um conjunto de bomba (10) disposto entre a entrada (2) e a saída (3) e configurado para bombear o fluido através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saída (3); um conjunto de gerador hidrelétrico (20) disposto entre a entrada (2) e a saída (3), um conjunto de gerador hidroelétrico (20) sendo configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saída (3) e para gerar eletricidade, transformando a energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo (1) em eletricidade; e um controlador de modo (30) configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo (1) em um modo de bombeamento ou em um modo de geração de eletricidade; em que, ao ser colocado no modo de bombeamento, o controlador de modo (30) é configurado para desativar o conjunto de gerador hidroelétrico (20) e para ativar o conjunto de bomba (10); e em que, ao ser colocado no modo de geração de eletricidade, o controlador de modo (30) é configurado para desativar o conjunto de bomba (10) e ativar o conjunto de gerador hidroelétrico (20).

Description

CONTROLADOR DE FLUXO

Campo da invenção [001] A invenção refere-se a um controlador de fluxo para controlar o fluxo de um fluido entre um primeiro e um segundo reservatório de fluidos.

Antecedentes da Invenção [002] Existem muitas aplicações onde um fluido deve ser transferido a partir de um primeiro reservatório de fluido para um segundo reservatório de fluido. Esta transferência pode ser problemática, especialmente no caso de alterações na pressão diferencial entre o primeiro e o segundo reservatório.

Sumario da invenção [003] É um objetivo da presente invenção resolver pelo menos alguns dos problemas acima mencionados.

[004] De acordo com um primeiro aspecto, é fornecido um controlador de fluxo configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou um regulador de fluxo para um transporte de fluido a partir de um primeiro reservatório para um segundo reservatório. O controlador de fluxo compreendendo: uma entrada conectável ao primeiro reservatório; uma saida conectável ao segundo reservatório; um conjunto de bomba disposto entre a entrada e a saida e configurado para bombear fluido através do controlador de fluxo a partir da entrada para a saida transportando, assim, fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório; um conjunto regulador de fluxo disposto entre a entrada e a saida, o conjunto regulador de fluxo sendo configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo a partir da entrada para a saida, transportando, assim,

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2/23 fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório, e para gerar eletricidade transformando a energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo em eletricidade; e um controlador de modo configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo em um modo de bombeamento ou em um modo de geração de eletricidade; em que, ao ser definido no modo de bombeamento, o controlador de modo é configurado para desativar o conjunto regulador de fluxo e para ativar o conjunto de bomba; em que, ao ser definido no modo de geração de eletricidade, o controlador de modo é configurado para desativar o conjunto de bomba e para ativar o conjunto regulador de fluxo; em que o controlador de modo está configurado para definir o controlador de fluxo no modo de bombeamento ou o modo de geração de eletricidade com base em um sinal indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido na entrada e o fluido na saida; em que o controlador de fluxo compreende ainda uma roda, em que a roda pode operar seletivamente como uma roda de bomba do conjunto de bomba para fornecer ação de bomba quando o controlador de fluxo é colocado no modo de bombeamento e como uma roda de turbina do conjunto regulador de fluxo para fornecer a geração hidroelétrica quando o controlador de fluxo é definido no modo de geração de eletricidade; e em que uma direção de fluxo de fluido através do conjunto de bomba e uma direção de fluxo de fluido através do conjunto regulador de fluxo são os mesmos.

[005] O texto agir seletivamente como uma bomba ou um regulador de fluxo deve ser interpretado como o

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3/23 controlador de fluxo está em um ponto no tempo agindo como uma bomba e em outro ponto no tempo agindo como um regulador de fluxo. Além disso, o texto definir seletivamente o controlador de fluxo em um modo de bombeamento ou em um modo de geração de eletricidade deve ser interpretado como o controlador de fluxo está em um ponto no tempo definido no modo de bombeamento e em outro ponto no tempo definido no modo de geração de eletricidade.

[006] O termo bomba deve ser interpretado como um dispositivo configurado para, de forma controlada, permitir que o fluido seja bombeado através da bomba quando a bomba estiver em um estado de bombeamento ativo. Na expressão de maneira controlada, é compreendido que a bomba pode regular a vazão do fluido sendo bombeado pela bomba.

[007] O texto conjunto de bomba deve ser interpretado como um conjunto de unidades que juntas são configuradas para, de uma maneira controlada, permitir que o fluido seja bombeado através do regulador de fluxo quando o conjunto de bomba estiver em um estado ativo. Quando o conjunto de bomba está no modo de bombeamento, o fluxo através do controlador de fluxo pode ser regulado pelo acionamento da roda (ou rotor) em diferentes frequências. Diferentes frequências predeterminadas correspondem a diferentes fluxos através do controlador de fluxo.

[008] O texto conjunto regulador de fluxo deve ser interpretado como um conjunto de unidades que juntas são configuradas para, de maneira controlada, permitir que o fluido escoe através do conjunto regulador de fluxo quando o conjunto regulador de fluxo estiver em um estado ativo. Além disso, o conjunto regulador de fluxo também pode ser

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4/23 disposto de tal modo que o fluxo de fluido através do conjunto regulador de fluxo possa ser controlado. Portanto, o conjunto regulador de fluxo pode ser disposto para regular o fluxo de fluido através dele.

[009] O termo fluido deve ser interpretado como qualquer substância líquida. De acordo com modalidades não limitativas, o fluido compreende água. Contudo, de acordo com outras modalidades podem ser utilizados outros fluidos. Alguns exemplos não limitativos são amônia, óleos, álcoois e líquidos anticongelantes, como o glicol. O fluido também pode compreender uma mistura de dois ou mais dos fluidos mencionados acima.

[0010] Para algumas aplicações, o conjunto regulador de fluxo pode ser visto como um conjunto de gerador hidroelétrico. O termo conjunto de gerador hidroelétrico deve ser interpretado como um conjunto de unidades que juntas são configuradas para, de maneira controlada, permitir que o fluido escoe através do conjunto regulador de fluxo quando o conjunto regulador de fluxo estiver em um estado ativo. Além disso, quando o conjunto regulador de fluxo é visto como o conjunto de gerador hidroelétrico, ele é configurado para gerar eletricidade transformando a energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo em eletricidade quando o conjunto regulador de fluxo está no modo de geração de eletricidade.

[0011] Para algumas aplicações, uma pressão diferencial entre dois reservatórios de fluido muda com o tempo. Mais precisamente, a pressão diferencial entre dois reservatórios de fluido pode mudar de tal forma que a pressão diferencial muda de positiva para negativa ou vice

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5/23 versa. Assim, para tais aplicações, quando o fluido é transferido a partir de um primeiro dos reservatórios de fluido para um segundo dos reservatórios de fluido, às vezes o fluido precisa ser bombeado a partir do primeiro dos reservatórios de fluido para o segundo dos reservatórios de fluido e às vezes o fluido precisa ser permitido escoar a partir do primeiro dos reservatórios de fluido para o segundo dos reservatórios de fluido. 0 presente controlador de fluxo permite um controle de fluxo eficiente do fluido entre o primeiro e o segundo reservatório. Além disso, o presente controlador de fluxo pode ser feito fisicamente compacto. Assim, o espaço físico pode ser economizado. Além disso, o presente controlador de fluxo permite a transferência do fluido entre o primeiro e o segundo reservatório de uma maneira eficiente em termos energéticos.

[0012] O controlador de fluxo pode ser corporifiçado como uma bomba centrífuga ou como uma bomba de rotor. Para tais bombas, o fluxo de fluido que passa pelo conjunto de bomba pode ser controlado ao controlar a frequência da rotação da roda (ou rotor) na respectiva bomba.

[0013] Usando a roda, tanto a roda de bomba como a roda da turbina permitem a construção de um controlador de fluxo fisicamente compacto.

[0014] O conjunto regulador de fluxo pode adicionalmente ser definido em um modo de redução de fluxo. Quando o conjunto regulador de fluxo é definido no modo de redução de fluxo, o fluxo através do controlador de fluxo pode ser regulado pelo acionamento da roda (ou rotor) de modo que a roda (ou rotor) esteja rotacionando contra a

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6/23 direção do fluxo. A roda pode ser rotacionada a uma frequência predeterminada. Ao rotacionar a roda contra a direção do fluxo, o fluxo de fluido através do controlador de fluxo pode ser desacelerado. Diferentes frequências predeterminadas correspondem a diferentes fluxos através do controlador de fluxo. Assim, o fluxo através do controlador de fluxo pode ser desacelerado rotacionando a roda contra a direção do fluxo através do controlador de fluxo.

[0015] O controlador de modo pode ser configurado para definir o controlador de fluxo no modo de bombeamento, no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada é igual ou menor que a pressão na salda. Isso protege o controlador de fluxo de ser danificado.

[0016] O controlador de modo pode ser configurado para definir o controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada é maior do que a pressão na salda. Isso protege ainda mais o controlador de fluxo de ser danificado. A escolha da configuração do controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo é baseada em uma diferença de pressão entre uma pressão do fluido na entrada e uma pressão do fluido na salda. Para diferenças de pressão relativamente baixas, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade e, para diferenças de pressão relativamente alta, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo. O valor no qual o modo de redução de fluxo é escolhido em vez do modo de geração de eletricidade depende

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7/23 da vazão real através do controlador de fluxo. No caso de a vazão precisar ser diminuída devido à diferença de pressão relativamente alta, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo.

[0017] O controlador de fluxo pode ainda compreender uma batería configurada para armazenar eletricidade gerada pelo conjunto de gerador hidroelétrico. Assim, a eletricidade gerada pelo conjunto de gerador hidroelétrico pode ser armazenada para uso posterior.

[0018] O conjunto de bomba pode ainda compreender um motor elétrico. O motor elétrico pode ser configurado para, pelo menos em parte, ser alimentado pela eletricidade armazenada na batería. Isto permite um controlador de fluxo energeticamente eficiente, uma vez que a eletricidade gerada pelo conjunto de gerador hidroelétrico pode ser posteriormente utilizada para o bombeamento de fluido nos casos em que o fluido precisa ser bombeado a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. Além disso, isto permite um controlador de fluxo energeticamente eficiente, uma vez que a eletricidade gerada pelo conjunto de gerador hidroelétrico pode ser usada posteriormente para desacelerar um fluxo de fluido através do controlador de fluxo quando o controlador de fluxo é definido no modo de redução de fluxo.

[0019] O controlador de fluxo pode ainda compreender um primeiro canal de fluxo para o fluido e um segundo canal de fluxo para o fluido, em que o primeiro canal de fluxo faz parte do conjunto de bomba e o segundo canal de fluxo faz parte do conjunto de gerador hidroelétrico. Isso permite

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8/23 uma construção simples do controlador de fluxo.

[0020] O controlador de fluxo pode ainda compreender um direcionador de fluxo configurado para ser controlado pelo controlador de modo. O direcionador de fluxo pode ser configurado para direcionar o fluxo do fluido através do primeiro canal de fluxo e bloquear o fluxo do fluido através do segundo canal quando o controlador de fluxo é colocado no modo de bombeamento. O direcionador de fluxo pode ser configurado para direcionar o fluxo do fluido através do segundo canal de fluxo e bloquear o fluxo do fluido através do primeiro canal quando o controlador de fluxo é colocado no modo de geração de eletricidade. Isso permite uma construção simples do controlador de fluxo.

[0021] O motor elétrico e o gerador podem ser a mesma unidade configurada para atuar como o motor elétrico, quando o controlador de fluxo for colocado no modo de bombeamento, e para atuar como o gerador, quando o controlador de fluxo for colocado no modo de geração da eletricidade.

[0022] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um controlador de fluxo. O controlador de fluxo é configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou como um regulador de fluxo para um transporte de fluido a partir de um primeiro reservatório para um segundo reservatório. O controlador de fluxo compreendendo: uma entrada conectável ao primeiro reservatório; uma saida conectável ao segundo reservatório; um conjunto de bomba disposto entre a entrada e a saida e configurado para bombear fluido através do controlador de fluxo a partir da entrada para a saida, transportando deste modo fluido a partir do primeiro

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9/23 reservatório para o segundo reservatório; um conjunto regulador de fluxo disposto entre a entrada e a saida, o conjunto regulador de fluxo sendo configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo a partir da entrada para a saida, transportando, assim, fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório, o conjunto regulador de fluxo sendo configurado para ser seletivamente definido em um modo de geração de eletricidade e em um modo de redução de fluxo, em que ao ser definido no modo de geração de eletricidade o conjunto regulador de fluxo é configurado para gerar eletricidade transformando a energia de fluxo do fluido escoando pelo controlador de fluxo em eletricidade, e em que ao ser definido no modo de redução de fluxo, o conjunto regulador de fluxo é configurado para desacelerar o fluxo de fluido que escoa através do controlador de fluxo; e um controlador de modo configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo em um modo de bombeamento, no modo de geração de eletricidade, ou no modo de redução de fluxo, em que o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de bombeamento, no modo de geração de eletricidade, ou no modo de redução de fluxo baseado em um sinal indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido na entrada e o fluido na saida; e em que uma direção de fluxo de fluido através do conjunto de bomba e uma direção de fluxo de fluido através do conjunto regulador de fluxo é a mesma.

[0023] Quando o conjunto regulador de fluxo está sendo definido no modo de redução de fluxo, o fluxo através do controlador de fluxo pode ser regulado acionando uma roda

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10/23 (ou rotor) de modo que a roda (ou rotor) seja rotacionada contra a direção do fluxo. A roda pode ser rotacionada a uma frequência predeterminada. Ao rotacionar a roda contra a direção do fluxo, o fluxo de fluido através do controlador de fluxo pode ser desacelerado. Diferentes frequências predeterminadas correspondem a diferentes fluxos através do controlador de fluxo. Assim, o fluxo através do controlador de fluxo pode ser desacelerado rotacionando a roda contra a direção do fluxo através do controlador de fluxo.

[0024] O controlador de modo pode ser configurado para definir o controlador de fluxo no modo de bombeamento, no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada é igual ou menor que a pressão na salda.

[0025] O controlador de modo pode ser configurado para definir o controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada é maior do que a pressão na saida. A escolha da configuração do controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo é baseada em uma diferença de pressão entre a pressão do fluido na entrada e a pressão do fluido na saida. Para diferenças de pressão relativamente baixas, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade e, para diferenças de pressão relativamente altas, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo. O valor no qual o modo de redução de fluxo deve ser escolhido, em vez do modo de geração de eletricidade,

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11/23 depende da vazão real através do controlador de fluxo. No caso de a vazão precisar ser diminuída devido à diferença de pressão relativamente alta, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo. Assim, o controlador de fluxo pode ainda compreender um medidor de fluxo configurado para medir um fluxo de fluido através do controlador de fluxo. Após o fluxo de fluido medido através do controlador de fluxo estar acima de um limiar predeterminado, o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo.

[0026] O controlador de fluxo de acordo com o segundo aspecto pode ainda compreender uma roda. A roda pode ser operada seletivamente como uma roda de bomba do conjunto de bomba para fornecer ação de bomba quando o controlador de fluxo é definido no modo de bombeamento, como uma roda de turbina do conjunto regulador de fluxo para fornecer geração hidroelétrica quando o controlador de fluxo for definido no modo de geração de eletricidade, ou como uma roda de regulagem de fluxo do conjunto regulador de fluxo para fornecer uma força de desaceleração ao fluido que escoa através do controlador de fluxo quando o controlador de fluxo é definido no modo de redução de fluxo.

[0027] Quando o controlador de fluxo está sendo configurado no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, o controlador de modo pode ser configurado para desativar o conjunto de bomba e ativar o conjunto regulador de fluxo.

[0028] Quando o controlador de fluxo é colocado no modo de bombeamento, o controlador de modo é configurado para

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12/23 desativar o conjunto regulador de fluxo e ativar o conjunto de bomba.

[0029] As características acima mencionadas do controlador de fluxo de acordo com o primeiro aspecto, quando aplicáveis, aplicam-se também a este segundo aspecto. Para evitar repetição indevida, é feita referência ao acima.

[0030] Um escopo adicional de aplicabilidade da presente invenção se tornará aparente a partir da descrição detalhada dada abaixo. No entanto, deve entender-se que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indiquem modalidades preferidas da invenção, são apresentados apenas a título ilustrativo, uma vez que várias alterações e modificações dentro do escopo da invenção tornam-se evidentes para os técnicos no assunto desta descrição detalhada.

[0031] Por isso, deve ser entendido que esta invenção não está limitada às partes componentes particulares do dispositivo descrito ou às etapas dos métodos descritos já que tal dispositivo e método podem variar. É também para ser entendido que a terminologia usada aqui é com o propósito de descrever apenas modalidades particulares, e não pretende ser limitativa. Deve-se notar que, como usado no relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, os artigos um, uma, o(a), e referido pretendem significar que há um ou mais dos elementos, a menos que o contexto claramente diga o contrário. Assim, por exemplo, a referência a uma unidade ou a unidade pode incluir vários dispositivos e semelhantes. Além disso, as palavras compreendendo, incluindo, contendo e palavras

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13/23 similares não excluem outros elementos ou etapas.

Breve Descrição dos Desenhos [0032] Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos em maior detalhe, com referência aos desenhos anexos mostrando as modalidades da invenção. As figuras são fornecidas para ilustrar as estruturas gerais de modalidades da presente invenção. Os números de referência semelhantes referem-se a elementos semelhantes em todo o texto.

[0033] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um controlador de fluxo.

[0034] A Figura 2A é uma ilustração esquemática de um controlador de fluxo alternativo configurado em um modo de geração de eletricidade.

[0035] A Figura 2B é uma ilustração esquemática do controlador de fluxo alternativo da Figura 2A, configurado em um modo de bombeamento.

[0036] A Figura 3 é uma configuração alternativa do controlador de fluxo na Figura 1. Descrição Detalhada [0037] A presente invenção será agora descrita mais detalhadamente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais são presentemente mostradas as modalidades preferidas da invenção. Esta invenção pode, no entanto, ser realizada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui apresentadas; em vez disso, estas modalidades são fornecidas para serem minuciosas e completas, e para transmitir completamente o escopo da invenção para o técnico no assunto.

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[0038] Na Figura	1, um controlador de fluxo 1 é
esquematicamente ilustrado. Nas Figuras 2A e 2B, um
controlador de fluxo ilustrado.	alternativo 1 é esquematicamente
[0039] Abaixo, as	primeiras características comuns do
controlador de fluxo	1, como ilustrado na Figura 1 e do
controlador de fluxo	alternativo 1, como ilustrado nas
Figuras 2A e 2B,	serão discutidas. Depois disso,
características especí	ficas dos dois controladores de fluxo

alternativos 1 serão discutidas.

[0040] O controlador de fluxo compreende uma entrada 2 para um fluido, uma saida 3 para o fluido, um conjunto de bomba 10 disposto entre a entrada 2 e a saida 3, um conjunto regulador de fluxo 20 disposto entre a entrada 2 e a saida 3, e um controlador de modo 30.

[0041] O controlador de fluxo 1 está configurado para ser conectado entre um primeiro e um segundo reservatório (não mostrado) de fluido. A entrada 2 está configurada para ser conectada ao primeiro reservatório. A saida 3 está configurada para ser conectada ao segundo reservatório.

[0042] O conjunto de bomba 10, ao ser ativado, é configurado para bombear o fluido através do controlador de fluxo 1 a partir da entrada 2 para a saida 3. Assim, o conjunto de bomba 10, ao ser ativado, é configurado para bombear fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. O conjunto de bomba 10 pode compreender uma roda de bombeamento 14 e um motor elétrico 12. O motor elétrico 12 é configurado para, quando o conjunto de bomba 10 estiver ativo, rodar a roda de bombeamento 14 e, desse modo, induzir a ação de bombeamento

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15/23 ao conjunto de bomba 10. Por isso, a roda de bomba 14 do conjunto de bomba 10 está configurada para fornecer a ação da bomba. Além disso, o conjunto de bomba 10 também pode ser disposto de tal modo que a vazão de fluido através do controlador de fluxo 1 possa ser controlada.

[0043] O conjunto regulador de fluxo 20, ao ser ativado, é configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo 1 partir da entrada 2 para a saída 3. Além disso, ao estar ativo, o conjunto regulador

de fluxo 20	é	ai	nda configurado	para	ser	seletivamente
definido em	um	modo de geração de	eletricidade ou em	um
modo de redução	de	fluxo.
[0044] Ao		ser	colocado no	modo	de	geração	de
eletricidade,		o	conjunto regulador	de	fluxo 20	é
configurado	para	gerar eletricidade,	transformando	a

energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo 1 em eletricidade. O conjunto regulador de fluxo 20 pode compreender uma roda de turbina 24 para fornecer geração hidroelétrica e um gerador 22 configurado para ser conectado à roda de turbina 24. O gerador 22 está configurado para gerar eletricidade quando roda da turbina 24 é rotacionada. A roda da turbina 24 sendo rotacionada por um fluxo de fluido que escoa através do controlador de fluxo 1 no conjunto regulador de fluxo 20 sendo definido no modo de geração de eletricidade. Assim, a roda de turbina 24 do conjunto de gerador hidroelétrico 20 está configurada para fornecer geração hidroelétrica.

[0045] Como mencionado acima, o conjunto regulador de fluxo 20 pode adicionalmente ser definido em um modo de redução de fluxo. Quando o conjunto regulador de fluxo 20 é

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16/23 configurado no modo de redução de fluxo, o fluxo através do controlador de fluxo 1 pode ser regulado ao acionar a roda de turbina 24, agindo agora como meio de desaceleração, de modo que a roda 24 gira no sentido do fluxo de fluido. A roda 24 pode ser rotacionada a uma frequência predeterminada. Rotacionando a roda 24 contra a direção do fluxo de fluido, o fluxo de fluido através do controlador de fluxo pode ser desacelerado. Diferentes frequências predeterminadas correspondem a diferentes fluxos através do controlador de fluxo 1. Assim, o fluxo através do controlador de fluxo 1 pode ser desacelerado rotacionando a roda 24 contra a direção do fluxo através do controlador de fluxo 1.

[0046] O controlador de modo 30 é configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo 1 em um modo de bombeamento, no modo de geração de eletricidade, ou no modo de redução de fluxo. No modo de bombeamento, o regulador de fluxo 1 está atuando como uma bomba. No modo de geração de eletricidade, o regulador de fluxo 1 está atuando como um regulador de fluxo e ao mesmo tempo como um gerador de eletricidade. No modo de redução de fluxo, o regulador de fluxo 1 está atuando como um regulador de fluxo e, ao mesmo tempo, desacelerando o fluxo de fluido através do controlador de fluxo 1. Portanto, o controlador de fluxo 1 é configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou como um regulador de fluxo. O controlador de fluxo 1 é configurado para, ao atuar como uma bomba, bombear o fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. O controlador de fluxo 1 é configurado para, ao atuar como um regulador de fluxo, permitir que o fluido

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17/23 escoe a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. Ao ser colocado no modo de bombeamento, o controlador de modo 30 é configurado para desativar o conjunto regulador de fluxo 20 e para ativar o conjunto de bomba 10. Ao ser definido no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, o controlador de modo 30 é configurado para desativar o conjunto de bomba 10 e para ativar o conjunto regulador de fluxo 20.

[0047] Para algumas aplicações, uma pressão diferencial entre o primeiro e o segundo reservatório de fluido muda com o tempo. Mais precisamente, a pressão diferencial entre o primeiro e o segundo reservatório de fluido pode mudar de tal forma que a pressão diferencial muda de positiva para negativa ou vice-versa. Para tais aplicações, quando o fluido é transferido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório, às vezes o fluido precisa ser bombeado a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório e às vezes o fluido precisa escoar a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. Mais precisamente, no caso de a pressão do fluido ser maior no primeiro reservatório do que no segundo reservatório, o controlador de fluxo 1 é configurado para permitir que um fluxo do fluido escoe através do controlador de fluxo 1. Assim, o controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo. Além disso, no caso de a pressão do fluido ser menor no primeiro reservatório do que no segundo reservatório, o controlador de fluxo 1 é configurado para bombear um fluxo do fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório. Assim, o

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18/23 controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de bombeamento.

[0048] O controlador de modo 30 pode ser configurado para receber um sinal indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido do primeiro e segundo reservatórios. Portanto, o sinal é indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido na entrada 2 e o fluido na saída 3. O sinal indicativo da diferença de pressão entre o fluido na entrada 2 e o fluido na saída 3 pode ser derivado a partir de manômetros dispostos na entrada 2 e na saída 3. O controlador de fluxo 1 pode, portanto, compreender um primeiro manômetro disposto na entrada 2 e um segundo manômetro dispostos na saída 3. O primeiro e o segundo manômetros estão configurados para determinar uma pressão respectiva do fluido na entrada 2 e na saída 3, respectivamente. As pressões determinadas pelo primeiro e segundo manômetro podem ser utilizadas para derivar o sinal indicativo da diferença de pressão entre o fluido na entrada 2 e o fluido na saída 3. O sinal indicativo da diferença de pressão entre o fluido na entrada 2 e o fluido na saída 3 pode ser derivado pelo controlador de modo 30.

[0049] O controlador de modo 30 pode ser totalmente implementado em hardware. Como alternativa, o controlador de modo 30 pode ser totalmente implementado por software. No entanto, alternativamente, o controlador de modo 30 pode ser uma implementação combinada de hardware e software. As porções de software do controlador de modo 30 podem ser executadas em uma unidade de processamento.

[0050] O controlador de modo 30 pode ser configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de

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19/23 bombeamento, no modo de geração de eletricidade, ou o modo de redução de fluxo com base em um sinal indicativo da diferença de pressão entre o fluido na entrada 2 e o fluido na saida 3. Se assim for, o controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de bombeamento, no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada 2 é igual ou menor que a pressão na saida 3. Além disso, se assim for, o controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo no caso de o sinal ser indicativo de que a pressão do fluido na entrada 2 é maior do que pressão na saida 3. A escolha da configuração do controlador de fluxo no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo é baseada em uma diferença de pressão entre a pressão do fluido na entrada 2 e a pressão do fluido na saida 3. Para diferenças de pressão relativamente baixas, o controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo 1 no modo de geração de eletricidade, e para diferenças de pressão relativamente baixas, o controlador de modo 30 é configurado para definir o controlador de fluxo no modo de redução de fluxo. O valor no qual o modo de redução de fluxo é escolhido em vez do modo de geração de eletricidade depende da vazão real através do controlador de fluxo 1. No caso de a vazão precisar ser diminuída devido à diferença de pressão

relativamente	alta, o controlador de	modo 30	é configurado
para definir	o controlador de fluxo 1	no modo	de redução de
fluxo. [0051] 0	controlador de modo	30 pode	também ser

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20/23 configurado para controlar o fluxo de fluido através do regulador de fluxo 1. Por conseguinte, o controlador de modo 30 pode também ser configurado para controlar o conjunto de bomba 10, de tal modo que o fluxo de fluido bombeado pelo conjunto de bomba 10 é controlado. Isto pode ser feito regulando uma frequência de rotação de uma roda de bomba 14 do conjunto de bomba 10. Além disso, o controlador de modo 30 pode também ser configurado para controlar o conjunto regulador de fluxo 20, de tal modo que a vazão de fluido que escoa através do conjunto de gerador hidroelétrico 20 seja controlada. Isto pode ser feito, como foi discutido acima, regulando a frequência de rotação da roda 24.

[0052] Com referência à Figura 1, o controlador de fluxo 1 pode ainda compreender uma roda 50. A roda 50 é operável seletivamente como a roda de bomba 14 do conjunto de bomba 10 e como uma roda de turbina 24 do conjunto regulador de fluxo 20. Quando o controlador de fluxo 1 é colocado no modo de bombeamento, a roda 50 é seletivamente operável como a roda de bomba 14. Quando o controlador de fluxo 1 é configurado no modo de geração de eletricidade, a roda 50 é operada seletivamente como a roda de turbina 24. Quando o controlador de fluxo 1 é colocado no modo de redução de fluxo, a roda 50 é operada seletivamente como um meio de desaceleração. Assim, no modo de bombeamento, a roda 50 atua como a roda de bombeamento 24 e está configurada para ser ligada ao motor elétrico 12. Além disso, no modo de geração de eletricidade, a roda 50 atua como a roda de turbina 24 e está configurada para ser conectada ao gerador 22. Além disso, no modo de redução de

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21/23 fluxo, a roda 50 atua como um meio de desaceleração e está configurada para ser ligada ao motor elétrico 12.

[0053] Com referência às Figuras 2A e 2B, o controlador de fluxo 1 pode compreender um primeiro canal de fluxo 16 para o fluido e um segundo canal de fluxo 26 para o fluido. O primeiro canal de fluxo 16 faz parte do conjunto de bomba 10. O segundo canal de fluxo 26 faz parte do conjunto regulador de fluxo 20. O controlador de fluxo 1 pode ainda compreender um direcionador de fluxo 60. O direcionador de fluxo 60 é configurado para ser controlado pelo controlador de modo 30. Quando o controlador de fluxo 1 é colocado no modo de bombeamento, o direcionador de fluxo 60 é configurado para direcionar o fluxo do fluido através do primeiro canal de fluxo 16 e bloquear o fluxo do fluido através do segundo canal 26. Isto é ilustrado na Figura 2B. Quando o controlador de fluxo 1 é configurado no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, o direcionador de fluxo 60 é configurado para direcionar o fluxo do fluido através do segundo canal de fluxo 26 e bloquear o fluxo do fluido através do primeiro canal 16. Isto é ilustrado na Figura 2A. O direcionador de fluxo 60 pode ser realizado de muitas maneiras diferentes. De acordo com um exemplo não limitativo, o direcionador de fluxo 60 pode compreender um bloco deslizante configurado para bloquear seletivamente o fluxo do fluido através do primeiro e segundo canais de fluxo 16, 26, respectivamente. Quando o bloco deslizante do dispositivo de fluxo 60 estiver bloqueando um dos primeiro e segundo canais de fluxo 16, 26 o outro é aberto permitindo que o fluido escoe através dele.

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22/23 [0054] O técnico no assunto reconhece que a presente invenção não está de modo algum limitada às modalidades preferidas descritas acima. Pelo contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas.

[0055] Por exemplo, o controlador de fluxo 1 pode ainda compreender uma batería 40. A batería pode ser configurada para armazenar eletricidade gerada pelo conjunto de gerador hidrelétrico 20. O motor elétrico 12 pode ser configurado para, pelo menos parcialmente, ser alimentado pela eletricidade armazenada na batería 40. O controlador de modo 30 pode pelo menos ser configurado para ser alimentado pela eletricidade armazenada na batería 40.

[0056] Além	disso, o	motor	elétrico	12	pode	ser
configurado para atuar	como o	gerador	22	quando	o
controlador de	fluxo 1 é	colocado	no modo	de	geração	de

eletricidade. Isto é esquematicamente ilustrado na Figura 3. Ao ser definido no modo de bombeamento ou no modo de redução de fluxo, o motor elétrico 12 é configurado para ser alimentado por eletricidade. O controlador de modo 30 pode ser configurado para controlar o fornecimento de eletricidade ao motor elétrico 12. Quando aplicado por eletricidade, o motor elétrico 12 é configurado para rotacionar a roda 50 que agora atua como a roda de bombeamento 14 ou os meios de desaceleração. Ao ser colocado no modo de geração de eletricidade, o motor elétrico 12 é configurado para atuar como o gerador 22. Quando o motor elétrico 12 atua como o gerador 22, a rotação da roda 50 que atua agora como roda de turbina 14 induz o gerador 22 a gerar eletricidade. De acordo com o

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23/23 acima exposto, a eletricidade gerada pode ser armazenada na bateria 40. A eletricidade armazenada na bateria 40 pode então ser usada posteriormente para alimentar o motor elétrico 12 ao ser definida no modo de bombeamento ou no modo de redução de fluxo.

[0057] Adicionalmente, as variantes das modalidades descritas podem ser entendidas e efetuadas pelo técnico no assunto na invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações anexas.

Claims

1. Controlador de fluxo (1) configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou como um regulador de fluxo para um transporte de fluido a partir de um primeiro reservatório para um segundo reservatório, o controlador de fluxo caracterizado pelo fato de que compreende:

uma entrada (2) conectável ao primeiro reservatório;

uma saída (3) conectável ao segundo reservatório;

um conjunto de bomba (10) disposto entre a entrada (2) e a saída (3) e configurado para bombear fluido através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saída (3), usando uma roda de bomba (14), transportando desta forma fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório;

um conjunto regulador de fluxo (20) disposto entre a entrada (2) e a saída (3), o conjunto regulador de fluxo (20) sendo configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saída (3), transportando, assim, fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório, o conjunto regulador de fluxo (20) sendo configurado para ser seletivamente definido em um modo de geração de eletricidade e em um modo de redução de fluxo, em que quando é definido no modo de gerador de eletricidade, o conjunto regulador de fluxo (20) é configurado para gerar eletricidade transformando a energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo (1) em eletricidade usando uma roda de turbina (24) para fornecer geração hidroelétrica, e em que quando é definido no modo de

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Ί/Ί redução de fluxo, o conjunto regulador de fluxo (20) é configurado para desacelerar o fluxo de fluido que escoa através do controlador de fluxo (1); e um controlador de modo (30) configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo (1) em um modo de bombeamento, no modo de geração de eletricidade, ou no modo de redução de fluxo, em que o controlador de modo é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de bombeamento, no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo com base em um sinal indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido na entrada (2) e o fluido na salda (3) ; e em que uma direção de fluxo de fluido através da roda de bomba (14) e uma direção de fluxo de fluido através da roda de turbina (24) são as mesmas.

2. Controlador de fluxo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de bombeamento caso o sinal seja indicativo de que a pressão do fluido na entrada

(2) é igual ou menor que a pressão na saida (3) . 3. Controlador de fluxo (1) , de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, caso o sinal seja indicativo de que a pressão do fluido na entrada (2) é maior que a pressão na saida (3). 4. Controlador de fluxo (1) , de acordo com a

reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um medidor de fluxo de fluido configurado para medir

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3/7 um fluxo de fluido através do controlador de fluxo (1), em que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de redução de fluxo quando o fluxo de fluido medido através do controlador de fluxo (1) está acima de um limiar predeterminado.

5. Controlador de fluxo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma roda (50), em que a roda (50) pode operar seletivamente como uma roda de bomba (14) do

conjunto de bomba (10) para fornecer ação de bomba quando o controlador de fluxo (D for definido no modo de bombeamento, como uma roda de turbina (24) do conjunto regulador de fluxo (20) para fornecer geração hidroelétrica

quando o controlador de fluxo (1) for definido no modo de geração de eletricidade, ou como um meio de desaceleração de fluxo do conjunto regulador de fluxo (20) para fornecer uma força de desaceleração ao fluido que escoa através do controlador de fluxo (1) quando o controlador de fluxo (1) for definido no modo de redução de fluxo.

6. Controlador de fluxo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que quando controlador de fluxo estiver configurado no modo de geração de eletricidade ou no modo de redução de fluxo, o controlador de modo (30) é configurado para desativar o conjunto de bomba (10) e para ativar o conjunto regulador de fluxo (20).

7. Controlador de fluxo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que quando o controlador de fluxo (1) for definido no modo de bombeamento, o controlador de modo (30) é configurado para

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4/7 desativar o conjunto regulador de fluxo (20) e ativar o conjunto de bomba (10).

8. Controlador de fluxo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto regulador de fluxo (20) compreende ainda um gerador (22), em que o conjunto de bomba (10) compreende ainda um motor elétrico (12), em que o motor elétrico (12) e o gerador (22) são a mesma unidade configurada para atuar como o motor elétrico (12), quando o controlador de fluxo é definido no modo de bombeamento ou no modo de redução de fluxo, e para atuar como gerador (22), quando o controlador de fluxo está sendo definido no modo de geração de eletricidade.

9. Controlador de fluxo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma batería (40) configurada para armazenar eletricidade gerada pelo gerador (22), em que o motor elétrico (12) está configurado para pelo menos parcialmente, ser alimentado pela eletricidade armazenada na batería (40).

10. Controlador de fluxo (1) configurado para atuar seletivamente como uma bomba ou como um regulador de fluxo para um transporte de fluido a partir de um primeiro reservatório para um segundo reservatório, o controlador de fluxo caracterizado pelo fato de que compreende:

uma entrada (2) conectável ao primeiro reservatório;

uma saída (3) conectável ao segundo reservatório;

conjunto de bomba (10) disposto entre a entrada (2) e a saída (3) e configurado para bombear fluido através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saída (3) , transportando desta forma fluido a partir do

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5/7 primeiro reservatório para o segundo reservatório;

um conjunto de gerador hidroelétrico (20) disposto entre a entrada (2) e a saida (3), o conjunto de gerador hidroelétrico (20) sendo configurado para permitir que o fluido escoe através do controlador de fluxo (1) a partir da entrada (2) para a saida (3), transportando assim fluido a partir do primeiro reservatório para o segundo reservatório, e para gerar eletricidade ao transformar a energia de fluxo do fluido que escoa através do controlador de fluxo (1) em eletricidade; e um controlador de modo (30) configurado para definir seletivamente o controlador de fluxo (1) em um modo de bombeamento ou em um modo de geração de eletricidade;

em que, ao ser colocado no modo de bombeamento, o controlador de modo (30) é configurado para desativar o conjunto de gerador hidroelétrico (20) e para ativar o conjunto de bomba (10); e em que, ao ser colocado no modo de geração de eletricidade, o controlador de modo (30) é configurado para desativar o conjunto de bomba (10) e para ativar o conjunto de gerador hidroelétrico (20);

em que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de bombeamento ou no modo de geração de eletricidade com base em um sinal indicativo de uma diferença de pressão entre o fluido na entrada (2) e o fluido na saida (3);

em que o controlador de fluxo compreende ainda uma roda (50), em que a roda (50) pode operar de modo seletivo como uma roda de bomba (14) do conjunto de bomba (10) para fornecer a ação de bomba quando o controlador de fluxo é

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6/7 definido no modo de bombeamento e como uma roda de turbina (24) do conjunto de gerador hidroelétrico (20) para fornecer a geração hidroelétrica quando controlador de fluxo é definido no modo de geração de eletricidade; e em que uma direção de fluxo de fluido através da roda de bomba (14) e uma direção de fluxo de fluido através da roda de turbina (24) são as mesmas.

11. Controlador de fluxo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de bombeamento caso o sinal seja indicativo de que a pressão do fluido na entrada (2) é igual ou menor que a pressão na saida (3) .

12. Controlador de fluxo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o controlador de modo (30) é configurado para definir o controlador de fluxo (1) no modo de geração de eletricidade caso o sinal seja indicativo de que a pressão do fluido na entrada (2) é maior que a pressão na saida (3).

13. Controlador de fluxo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma batería (40) configurada para armazenar eletricidade gerada pelo conjunto regulador de fluxo (20).

14. Controlador de fluxo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de bomba (10) compreende ainda um motor elétrico (12), em que o motor elétrico (12) é configurado para ser pelo menos parcialmente alimentado pela eletricidade armazenada na batería (40).

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7/7

15. Controlador de fluxo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que o conjunto regulador de fluxo (20) compreende ainda um gerador (22) configurado para ser conectado à roda de turbina (24), em que o conjunto de bomba (10) compreende ainda um motor elétrico (12), em que o motor elétrico (12) e o gerador (22) são a mesma unidade configurada para atuar como o motor elétrico (12), quando o controlador de fluxo está definido no modo de bombeamento, e para atuar como gerador (22), quando o controlador de fluxo está sendo definido no modo de geração de eletricidade.