BR112020010844A2 - sistema e método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa - Google Patents

Abstract

O Sistema e Método Gravitacional Transportável para Gerar Energia Elétrica Limpa é mecânico-elétrico e utiliza um sistema motriz por flutuação, um sistema de transmissão de potência usando Catarinas e polias, utilizando correias e fitas dentadas, interconectadas a um alternador síncrono elétrico. O sistema descrito utiliza como sistemas de suporte, a bomba de vácuo que gera volume de ar com baixa pressão e os motores reguladores de velocidade, bem como os sistemas de controle elétricos e processadores eletrônicos para o controle integral do sistema de geração. Utiliza força de flutuação do ar nos recipientes metálicos imersos na coluna de água, suspensos por uma correia motriz, que aproveita a força mecânica, utilizando Catarinas multiplicadoras de torque e um sistema de transmissão mecânica que incrementa as rotações do sistema de modo a atingir suficiente velocidade motriz, que excite a flecha do alternador síncrono.

Description

SISTEMA E MÉTODO GRAVITACIONAL TRANSPORTÁVEL PARA GERAR ENERGIA ELÉTRICA LIMPA CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção pertence ao campo da área mecânica e elétrica, especificamente em um sistema para gerar energia elétrica, já que proporciona um sistema mecânico gravitacional novo, que utiliza o ar e a água como fonte geradora da potência mecânica requerida para obter movimento radial e rotações por minuto suficientes para excitar o Alternador Síncrono que gera corrente elétrica alternada trifásica em um único sistema fechado e compacto.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Através dos séculos o Homem utilizou a força do vento e da água para mover objetos, navios, moinhos e maquinário.

[0003] A aplicação do princípio de Arquimedes trouxe grandes benefícios à navegação e a diferentes sistemas que utilizam a força de flutuação para obter força mecânica rotativa.

[0004] O princípio de Arquimedes é um princípio físico que afirma que: «Um corpo total ou parcialmente submerso em um fluido em repouso recebe um empuxo de baixo para cima igual ao peso do volume de fluido que desloca». Esta força recebe o nome de empuxo hidrostático ou de Arquimedes, e se mede em Newton (Nm no sistema SI).

[0005] A ambição do homem moderno em obter energia derivada das forças naturais gerou uma infinidade de desenvolvimentos e patentes que utilizam a força de flutuação para alcançar objetivos específicos através dos séculos.

[0006] A Engenharia Mecânica ou o Estudo da Mecânica compreende a força gravitacional que se denomina g e que equivale a 9,81m/s2.

[0007] A força gravitacional terrestre permite que os oceanos e corpos d’água permaneçam em sua posição terrestre, derivando-se deste fenômeno as leis e princípios físicos que se referem a este desenvolvimento.

[0008] É ali nos corpos ou colunas d’água que se realiza o fenômeno de flutuação, o qual ao colocar um recipiente submerso com ar, recebe uma força proporcional ao volume de água deslocado em seu interior. Ao utilizar água a densidade do fluido é equivalente a 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3. É importante notar que a densidade da água varia a diferentes temperaturas, expressa em kg/m3.

[0009] Por isso, uma breve explicação da fórmula de Arquimedes onde E= mpg: E: empuxo m: massa ou volume do recipiente ou volume de água deslocada. p: densidade do fluido. g: gravidade terrestre

[00010] Deste modo, o empuxo depende da densidade do fluido, do volume do corpo e da gravidade existente neste lugar. O empuxo atua verticalmente com um vetor de força ascendente aplicado no centro de gravidade do corpo; este ponto recebe o nome de centro de carena.

[00011] Há patentes e pedidos de patentes que funcionam com sistemas mais básicos, tal como o pedido de patente alemã publicada para PCT, pelo número DE102014106202A1, intitulada “Processo para uso da tomada de força e energia de elevação com circulação de um sem fim de transportadores de corrente que circula em flutuadores líquidos e aparelhos para o mesmo”, invenção que, em breve descrição, solicita que se proteja:

[00012] Os corpos de elevação conhecidos se enchem de ar e se comprimem por pressão de água. A água é necessária para um sistema de bloqueio de preenchimento e flutuabilidade. Energia adicional ao corpo dinâmico transportado para baixo. Deve haver uma força melhor para enrolar e levantar o flutuador circundante. Entre os corpos de flutuação se orientam corpos circulantes, nos orifícios de entrada o fluxo de líquido exerce uma pressão na flutuação e se leva ao ponto de giro inferior de um deslocamento do líquido nos corpos de flutuação giratórios e ascendentes das aberturas de saída de água. Os flutuadores podem se encher através de uma carcaça do distribuidor de ar comprimido com o orifício de abastecimento lateral e ali encaixar temporariamente a tomada receptora com ar comprimido. Obtenção de energia de acionamento mecânico de ar comprimido para um gerador de corrente.

[00013] A patente anterior pode ser acessada no enlace da página oficial da OMPI, a seguir https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=DE173396761&redirected ID=true.

[00014] Há outra patente, que usa também um sistema mais simples, embora tenha sido solicitado e publicado para PCT, sob o número DE102014019254A1, intitulada “Procedimento para a utilização da abrasão e energia de flutuabilidade dos corpos de flutuação que circulam em um líquido com um transportador de corrente sem fim circulante, bem como um dispositivo para o mesmo”, que em resumo solicita:

[00015] Os elementos de elevação conhecidos se enchem de ar e se comprimem por pressão de água. A água de um sistema de eclusa é necessária para a descarga e elevação. Além disso, a energia se transmite para baixo. Uma melhor ação da força de ser tomada quando os corpos de elevação giratórios são levantados e levantados. Além do pedido de patente AZ 10 2014 016 202.8 entre as correntes de descida de uma central elétrica de elevação, os corpos de flutuação que se afundam em líquido também se pulverizam a partir de baixo através de um sistema para produzir um tapete soprador de gás ascendente com reforço da tomada. Obtenção de energia de acionamento mecânico para um gerador de ar comprimido.

[00016] O pedido de patente PCT pode ser encontrado no seguinte enlace:

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=DE174256008&redirected ID=true.

[00017] As patentes alemãs mencionadas anteriormente para encher ou injetar de ar as caçambas utilizam o sistema de alta pressão, que requer mais tempo, motivo pelo qual se perde o efeito oportuno de flutuação e força vetorial ascendente e tampouco têm qualquer controle sobre a velocidade de transmissão e consequentemente, da capacidade de geração do sistema uma vez que é interconectada a carga elétrica final. Além disso, as caçambas somente se enchem no máximo até 50% ao utilizar alta pressão e pulsos de injeção.

[00018] Da mesma forma ditas patentes se encontram limitadas a alcançar como máximo, 400 rpm (rotações por minuto).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00019] De modo diverso das invenções já conhecidas e aquelas mencionadas anteriormente, a presente invenção não somente utiliza a força de flutuação do ar nos recipientes metálicos imersos na coluna d’água, suspensos por uma corrente motriz, como ainda aproveita a força mecânica utilizando rodas multiplicadoras de torque (Catarinas) e um sistema de transmissão mecânica que incrementa as rotações do sistema de modo a obter suficiente velocidade motriz, que excite a flecha central do alternador síncrono a 1.800 rotações por minuto conforme o tipo de alternador.

[00020] A fórmula da qual se deriva o aumento de Torque Radial é a seguinte:

[00021] T = MxGxR T : Torque M: massa G: aceleração (gravitacional) R: raio da roda Catarina.

[00022] O torque do sistema foi duplicado ao aumentar em 100% o raio da roda Catarina mestra instalada, pelo que foi facilitado do mesmo modo o incremento de rotações que são entregues ao Alternador Síncrono do Sistema. A massa multiplicada pela aceleração gravitacional equivale ao Peso ou à Força Ascendente do presente sistema.

[00023] Outra forma de expressar a fórmula do Torque Radial seria T = D/2xF onde T: Torque; D: Diâmetro; F: Força

[00024] Além disso, o presente sistema utiliza um sistema de controle de velocidade motriz que serve de guia rotativo, para indicar ao sistema a velocidade necessária requerida para manter as rotações por minuto do alternador. O sistema de controle de velocidade utiliza a informação de sensores infravermelhos que detectam as rotações por minuto (RPMs) do eixo do Alternador, pelo que, de maneira precisa, reduzirá ou acelerará todo o sistema para obter a velocidade perfeita do sistema completo e, por conseguinte, do Alternador. Com o mesmo, a Voltagem Trifásica gerada será sempre a mesma, e se corrigirá em segundos quando a carga elétrica dos equipamentos interconectados estiver em processo de arranque.

[00025] A invenção solicitada é um sistema mecânico-elétrico que utiliza um sistema motriz de flutuação, um sistema de transmissão de potência usando rodas Catarinas e polias, utilizando correntes e fitas dentadas, interconectadas a um alternador síncrono elétrico. O sistema descrito utiliza como sistemas de suporte, a bomba de vácuo que gera volume de ar a baixa pressão e os motores reguladores de velocidade, bem como sistemas de controle elétricos e processadores eletrônicos para o controle integral do sistema de geração.

[00026] A presente invenção é a solução perfeita para a crescente demanda de energia elétrica limpa requerida pela indústria, comércio, agricultura e requisitos habitacionais do planeta, gerando energia e potência constantes, de modo confiável e adaptável aos requisitos de potência das linhas interconectadas aos consumidores em escalas de 100KWh até 100MWh por sítio ou projeto de geração específico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00027] A FIGURA 1 ilustra a estrutura de aço exterior, as paredes metálicas que servirão para conter a água, a estrutura de aço interna que suporta os diferentes componentes do sistema e mecanismo, algumas peças do sistema mecânico, o tubo de dreno para desaguar a água, assim como o sistema elétrico que controla o sistema mecânico da invenção.

[00028] A FIGURA 2 ilustra uma vista interna das paredes metálicas que servirão para conter a coluna de água, bem como uma vista da estrutura interna de aço que sustenta em seu interior os diferentes componentes do sistema e mecanismo; e a grelha de aço para trabalhos de operação e manutenção e o piso de aço.

[00029] A FIGURA 3 ilustra uma vista da estrutura interior de aço que sustenta em seu interior os diferentes componentes do sistema e mecanismo e o piso de aço; nem todos os componentes são numerados, já que nas Figuras a seguir os mesmos serão apresentados de forma mais individual para um melhor entendimento.

[00030] A FIGURA 4 ilustra a perspectiva convencional da lateral, do sistema mecânico, nas quais se podem observar os diferentes componentes do mecanismo da invenção. São necessárias ambas as perspectivas para que seja possível observar completamente os diferentes componentes do mecanismo.

[00031] A FIGURA 5 ilustra perspectivas convencionais da lateral esquerda inferior, do sistema mecânico, nas quais se podem observar os diferentes componentes do mecanismo da invenção. São necessárias ambas as perspectivas para poder observar completamente os diferentes componentes do mecanismo e mais detalhadamente o tridente de saída de ar, que se encontra na parte inferior.

[00032] A FIGURA 6 mostra a perspectiva convencional da lateral esquerda, detalha todos os componentes do mecanismo da presente invenção, sem as caçambas que contêm o ar, para um maior entendimento do sistema mecânico.

[00033] A FIGURA 7 mostra uma aproximação da perspectiva superior da lateral direita dos componentes mecânicos superiores da invenção, na qual se pode observar mais detalhadamente o sistema de transmissão de potência utilizando engrenagens, rodas catarinas, polias, correias e fitas, assim como os motores que intervêm no controle de velocidade do sistema. A numeração da Figura da perspectiva superior da lateral direita é de bomba de ar, motores e Catarinas, enquanto a numeração da perspectiva superior da lateral esquerda é de bomba de ar, motores, correias e fitas.

[00034] A FIGURA 8 mostra igualmente uma aproximação em perspectiva superior da lateral esquerda para os componentes mecânicos superiores da invenção, a numeração é complementar àquela assinalada na Figura 7.

[00035] A FIGURA 9 também ilustra uma aproximação em perspectiva superior da lateral esquerda dos componentes mecânicos superiores da invenção, onde se pode observar com mais detalhes o sistema de transmissão de potência utilizando engrenagens, rodas catarinas, polias, correntes e fitas, bem como os motores que intervêm no controle de velocidade do sistema, a numeração é complementar àquela assinalada nas Figuras 7 e 8, mais enfocada nas diferentes flechas de Catarinas que conformam a presente invenção.

[00036] A FIGURA 10 ilustra uma aproximação em perspectiva superior da lateral direita dos componentes mecânicos superiores da invenção, como o sistema de transmissão de potência, utilizando engrenagens, Catarinas, polias, correias e fitas, bem como os motores que intervêm, a numeração é complementar àquela assinalada nas Figuras 7, 8 e 9.

[00037] A FIGURA 11 ilustra a bomba de vácuo a ar, bem como o tubo de PVC por onde o ar é enviado às caçambas, e o tridente de PVC do tubo de ar que se encarrega de encher as caçambas de ar com maior eficiência.

[00038] A FIGURA 12 mostra o sistema elétrico em seu aspecto exterior.

[00039] A FIGURA 13 mostra os componentes do sistema elétrico interno, os mesmos que se encontram conectados ao sistema mecânico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00040] Os detalhes característicos deste novo sistema e método transportável para geração de energia elétrica limpa se mostram claramente na seguinte descrição e nas Figuras anexas, utilizando os mesmos sinais de referência para indicar as partes nas Figuras mostradas. A partir da descrição se deduzirá a importância de cada um dos elementos que compõem a presente invenção, já que na ausência de algum deles, não se conseguiria operar o sistema em sua capacidade máxima e como conseqüência, não se conseguiria gerar a energia elétrica nominal constante e limpa que este sistema gera de maneira contínua.

[00041] Em relação a ditas Figuras, o sistema e método transportável para a geração de energia elétrica limpa se caracteriza porque deve ser realizado dentro de um silo (2) de água (contenedor de água), que para conter a coluna de água requerida deve estar reforçado por uma estrutura (1) exterior de aço que se eleva a dois terços das paredes do silo de água (2) de baixo para cima. No centro do silo de água (contenedor de água) (2) se encontra uma estrutura metálica interior para o sistema motriz (4) sobre o piso (6) de aço do silo (2) de água (contenedor de água), a qual sustenta todos os elementos que compõem o sistema mecânico da presente invenção. Na parte inferior de qualquer dos lados do silo (2) de água (contenedor de água) foi colocado um dreno ou drenagem (3) do silo (2) de água (contenedor de água). Quase no extremo superior interno do silo (2) de água (contenedor de água) está uma grade (5) de ferro que serve para caminhar ao redor do maquinário e proporcionar manutenção aos componentes mecânicos e elétricos da presente invenção, que gera energia elétrica limpa, seguindo os seguintes passos: a) O sistema contém duas baterias (47a, 47b) e um painel elétrico (42) de força e controle, o qual mediante interruptores elétricos dentro do painel (43a, 43b, 44,45, 46a, 46b), tais como variadores de frequência (VFD) (46a, 46b), um controlador lógico programável (PLC) (44) e seu módulo de força (45) que se utiliza como cérebro eletrônico de controle dos motores (8,9) e sistemas operacionais do equipamento, liga e inicia a sequência de arranque, iniciando com a bomba (12) de vácuo com filtro de ar que geram volume de ar com pressão de 2 bar e capacidade de 140 m3 de ar por hora.

O ar gerado por dita bomba (12) de vácuo com filtro de ar é enviado para a parte inferior do sistema mecânico mediante um tubo (13) de PVC (poli(cloreto de vinil)) com diâmetro de 2” (polegadas), com saída e expansão de ar em 3” (polegadas) em um tridente (13a,13b,13c) que dirige o volume de ar a três diferentes posições para conseguir que as caçambas (7a–7q) que se enchem aproximadamente a 90 até 98% de sua capacidade, deslocando o ar no seu interior.

Dito sistema de expansão de ar conta com uma válvula anti-retorno (também conhecida como válvula Check) que evita que a água inunde a tubulação de PVC na sua seção horizontal e ascendente), atingindo maior empuxo ascendente do sistema motriz de modo imediato.

Após 5 segundos do arranque do sistema, se energiza a bomba (12) de vácuo, e com isto o processo motriz continua até que todas as caçambas no lado ascendente se encontrem cheias de ar, com o que se gera a maior quantidade de empuxo ascendente por flutuação.

Este empuxo é aproveitado de modo integral para transmitir o torque radial disponível mediante o sistema de transmissão de potência mecânica até chegar ao alternador (11), o qual se excita a 1.800 RPM. O sistema pode utilizar a bateria (47a, 47b) de brometo de zinco (não contaminante) interna de ciclo profundo com capacidade de 10 a 12 KWh para o arranque do sistema ou neste caso pode utilizar energia elétrica trifásica externa, mediante a condução elétrica por um cabo de uso rígido para um interruptor externo. b) Inicia o funcionamento simultâneo de um motor (9) regulador de arranque e um motor (8) primário de controle de velocidade; o motor (9) de arranque ao alcançar altas rotações (a velocidade de regime pleno do sistema para seu funcionamento é de 1.800 a

2.000 RPM) se desliga automaticamente, deixando ligado somente o motor (8) primário de controle de velocidade, para condições normais de operação, entregando potência e energia. O motor (8) primário de controle de velocidade que permanece ligado enquanto o sistema se encontre em funcionamento, controla a velocidade do sistema mecânico, assegurando que o sistema (7a-7q,26,27a,27b,27c,27d,28a,28b,39a,39b) motriz de caçambas aumente ou diminua sua velocidade no movimento mecânico de ascensão nas correias (39a e 39b) motrizes de caçambas, atingindo maiores ou menores rotações por minuto (RPM), variando como máximo entre 1.800 e 2.000 RPM. O motor (8) primário cumpre a única função de guia ou índice mecânico, já que o sistema (26,27a,27b,27c,27d,28a,28b,39a,39b) motriz de caçambas se encontra dentro de sua faixa operacional de desenho que é menor à velocidade ascendente de bolha máxima que se estima em 25,5 cm/s. Isto significa que o motor (8) primário de controle de velocidade estabelece a velocidade requerida à qual deve operar todo o sistema (7a-7q,26,27a,27b,27c,27d,28a,28b,39a,39b) motriz de caçambas, que é controlado pela Catarina (26) Mestra Submarina e como dita velocidade é menor na Velocidade Máxima Ascensional de Bolha, então o sistema motriz tem a capacidade de atender ou cumprir o requerimento especificado pelo motor (8) primário de controle de velocidade controlado pelo controlador (44) lógico programável (PLC) do Sistema, que por sua vez é ligado por um interruptor (43a) termodinâmico.

A potência nominal constante gerada é de 220V ou 440V (240 a 480 Volts) de maneira indistinta e previamente programada ao final da instalação do equipamento.

Ambos os motores (8 e 9) estão interconectados mediante fitas tipo V através das polias motrizes (50) e (14) respectivamente à polia (40) instalada na flecha do alternador, isto é, uma polia dupla do tipo do tipo V à flecha do alternador.

Nesta flecha se encontra instalado um Encoder (10) (que detecta em tempo real a velocidade da flecha do alternador), que se interconecta a um controlador (44) lógico programável (PLC), o qual utiliza variadores (46a e 46b) (VFD) de frequência e acionadores (43a,43b) de partida (ligam ou desligam os motores, seja para gerar mais rotações ou desligam os mesmos em caso de aquecimento de algum dos motores (8 e 9), um para o motor (9) regulador de arranque e o outro para o motor (8) primário de controle de velocidade, quando a velocidade do alternador (11) diminui para menos de 1.800 RPM, o controlador (44) lógico programável (PLC) executa comandos de aceleração variável (rampas de aceleração) para compensar a carga elétrica e alcançar as rotações por minuto instantâneas requeridas pelo alternador (11) síncrono.

Se o motor (8) primário de controle de velocidade por si só não pode gerar as RPM (rotações por minuto) necessárias, o motor (9) de arranque controlado pelo controlador lógico programável (PLC) e o acelera instantaneamente como apoio ao motor (8) primário de controle de velocidade para gerar as RPM (rotações por minuto) necessárias, de modo que se estabelece de novo o regime requerido de geração operacional adequado e já fora de operação, novamente em automático, o motor (9) regulador de arranque, quando as condições normais de operação forem alcançadas, continuando o processo em: c) O ar expulso do tridente (13a,13b,13c), ou painel de direcionamento de volume de ar para que encha de ar as caçambas (7a-7q), continuando o processo em: As bolhas que são dirigidas à caçamba em posição de enchimento sobre o tridente (13a,13b,13c) de injeção de ar experimentam um empuxo de baixo para cima equivalente ao peso da água deslocado da totalidade das caçambas.

Como conseqüência deste empuxo e da menor densidade que tem a bolha em relação à água, ocorre um movimento de translação ascendente nas correias (39a e 39b) motrizes de caçambas.

O Volume de Ar Instantâneo Total que se considera como todo o ar capturado nas caçambas (7a-7q) tem uma força ascendente que se converte em velocidade e torque radial, dando como resultado maior ou menor geração de voltagem elétrica (medida em Volts) de acordo com as necessidades da instalação elétrica receptora da potência, contando sempre com a guia de velocidade do motor (8) primário de controle de velocidade controlado pelo programador (44) lógico programável (PLC). As caçambas (7a-7q) podem variar quanto à quantidade e tamanho, pelo que aumenta ou diminui a capacidade mecânica ascensional através da flutuação e, por conseguinte, a do sistema motriz integral e por isto também a capacidade de geração de energia elétrica expressa em KWh (kilo watts hora). Cada caçamba (7a-7q) tem uma barreira anti-fuga de bolhas de 1” (polegada) de altura no perímetro de ingresso de volume de ar pelo que se evitam perdas da capacidade de flutuação e potência mecânica ascendente, por não permitir que o ar escape das caçambas (7a-7q) durante a subida; cada caçamba se encontra fixada de maneira extensiva mediante um sistema de fixação parafusável de segurança e placas de reforço interior de aço inoxidável. d) As correias (39a,39b) de caçambas paralelas verticais, as mesmas que se encontram tensionadas por um sistema de parafusos com corda de tensão proporcional em ambos os lados do sistema motriz; as correias (39a,39b) são tensionadas com: e) Um jogo de catarinas (27a,27b) (27c,27d) motrizes paralelas instaladas em duas flechas (28a,28b) horizontais, inferior e superior, que na mesma flecha (28a) está conectada a: f) Um jogo de catarinas (25, 26), onde a Catarina (26) é a Catarina Mestra para Transmissão de Potência ao sistema de transmissão superior e a Catarina (25) é conduzida de potência primária, tensionadas por uma correia (38) de transmissão e condutora de potência mestra, que são as que transferem a potência disponível mecânica de flutuação à zona superior de máquinas, onde através de mudança de relações, engrenagens ou caixas de engrenagens com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicador para incrementar 3 vezes as rotações atingidas pela Catarina mestra (26) em cada etapa), se consegue incrementar as RPM das flechas (28a,28b) motrizes submarinas para chegar a: g) Um jogo (23,24) de catarinas onde a Catarina (24) é secundária condutora e a Catarina (23) é secundária conduzida de potência, mediante uma correia (37); a flecha (29) das catarinas (24,25) é a mesma, que por seu movimento continua para: h) Um jogo de catarinas (21,22), onde a Catarina (21) é terciária condutora e a Catarina (22) é terciária conduzida, que se encontram unidas por uma correia (36). A flecha (30) das catarinas

(21,23) é a mesma, que por seu movimento continua para transferir força mecânica a: i) Um jogo de catarinas (20,49), onde a Catarina (49) é quaternária condutora e a Catarina (20) é quaternária conduzida, unidas por uma correia (31); que por seu movimento continua de modo a transmitir força mecânica para: j) Um jogo de catarinas (18,19), onde a Catarina (19) é quinta condutora e a Catarina (18) é quinta conduzida, unidas por uma correia (34), a flecha (42) das catarinas (20,19) é a mesma, que por seu movimento continua transmitindo força mecânica a: k) Um jogo de engrenagens (17) dentadas de alta velocidade e uma engrenagem (16) dentada conduzida de alta velocidade, instalada na flecha do alternador (11) que dão movimento a uma fita (33) dentada.

[00042] Neste ponto é concluído o sistema mecânico. É também neste ponto onde foi gerada a energia elétrica trifásica nominal constante, a mesma que se transmite à instalação elétrica receptora de potência (Painel de Distribuição de força ou subestação elétrica).

[00043] A presente invenção, denominada “Sistema e Método Gravitacional Transportável para Gerar Energia Elétrica Limpa”, descrita no presente documento, apresenta as seguintes vantagens sobre os processos existentes:

[00044] Em princípio é um sistema e método confiável e autônomo que mediante a utilização de baterias (47a,47b) de brometo de Zinco (BrZn) que são um tipo de baterias ecológicas, com capacidade de ligar e sustentar seu próprio sistema, elimina a necessidade de corrente elétrica trifásica externa para gerar corrente alternada nominal constante. Cabe destacar que também se pode utilizar corrente elétrica trifásica para iniciar o sistema mecânico; uma vez que o sistema começa a funcionar, este é suscetível de manter-se por si próprio sem necessidade de continuar conectado à corrente elétrica, já que o alternador (11) síncrono tem a capacidade de carregar de maneira contínua as baterias (47a,47b) e condensadores (48a,48b) revestidos e com isto estabelecer o Regime Operacional Constante Autônomo (denominado ROCA).

[00045] É por isto que o Sistema funciona adequadamente utilizando as baterias (47a,47b) já que o alternador (11) síncrono recarrega de modo diret as baterias (47a,47b), utilizando um inversor de corrente que entrega Corrente Direta (CD) às baterias (47a,47b) e aos condensadores (48a,48b) para que desta maneira sempre exista suficiente potência elétrica disponível para manter o sistema autônomo de controle funcionando em estado “ROCA”.

[00046] O painel de controle (42) utiliza dois Variadores de Frequência (46a,46b), duas Baterias (47a,47b) para armazenar potência elétrica para dispor de corrente elétrica (Amperagem) de maneira contínua e poder ligar sempre o equipamento sem problema algum. No interior do painel está instalado o controlador lógico programável (44) (PLC) e seu módulo de Força (45). Do mesmo modo o sistema conta com acionadores de partida (43a,43b) para conectar com os Motores (8,9) de Controle de Velocidade mencionados anteriormente.

[00047] Existem outros dispositivos menores que possibilitam o adequado funcionamento do equipamento, mas não se mostram no diagrama já que são dispositivos elétricos e eletrônicos usuais.

[00048] Do mesmo modo o Sistema contemplou no seu desenho um equipamento elétrico redundante, utilizando Super Capacitores (48a,48b) com capacidade instantânea para entregar 60 Volts e 165 Faradays. Estes capacitores (48a,48b) se encontram sempre carregados para o caso em que as baterias (47a,47b) não tenham carga armazenada suficiente.

[00049] Uma vez que o equipamento começa a gerar, ditas baterias (47a,47b) pegam carga de imediato e apóiam o suporte de retro- alimentação elétrica requerida pelo sistema de controle de velocidade mencionado acima.

[00050] Este sistema e método de geração de energia limpa assegura um arranque instantâneo mesmo que não se conte com o nível de água ótimo para seu melhor funcionamento e o início de geração de energia elétrica se atinge entre 5 e 15 segundos depois de iniciado o processo de enchimento das caçambas (7a-7q) com ar, e o movimento ascendente do sistema mecânico.

[00051] O sistema em questão tem uma eficiência energética mínima de 86%, ao conseguir excitar um alternador síncrono (11) de 1.800 RPM (rotações por minuto) com a utilização de um único motor (8) primário de controle de velocidade conectado em 220V ou 440V, para regular a velocidade do sistema de excitação de geração de energia elétrica mediante o alternador síncrono (11).

[00052] Obtém 25.000 lb-in (libras por polegada de força) (28.803,11 kg-cm) de modo constante em um silo (2) de água ou recipiente, com capacidade de 5m de coluna d’água.

[00053] A bomba (12) de vácuo com filtro de ar que utiliza este sistema, faz a sucção de ar atmosférico, gerando 2 bar de pressão, e o entrega mediante a tubulação (13) de PVC em forma de tridente (13a,13b,13c) na parte inferior do silo (2) de água, de onde transfere o volume de ar para que o ocupe o lugar disponível nos Recipientes Metálicos ou Caçambas (7a-7q), para exercer a força de flutuação ascendente requerida para o movimento mecânico das correias (39a e 39b) motrizes de caçambas do sistema. Esta bomba (12) de vácuo é também um sistema Mecânico, utilizando um motor elétrico que gera movimento rotativo que é requerido para sua operação.

[00054] A bomba (12) de vácuo utiliza a própria energia do sistema de geração interna a 440V, já que dito sistema é necessário para encher de ar as caçambas (7a-7q) da correia motriz (39a e 39b) do lado ascendente. O número de Caçambas é variável e depende da capacidade de geração requerida pelo sistema a manufaturar.

[00055] Consegue transferir toda a potência disponível mecânica de flutuação à zona superior de máquinas, onde através da mudança de relações, engrenagens ou caixas de engrenagens com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicador para incrementar 3 vezes as rotações atingidas pela Catarina mestra (26)), se consegue incrementar as RPM das flechas (28a,28b) motrizes submarinas de modo consistente até chegar ao Alternador (11) com as rotações requeridas para gerar corrente alternada.

[00056] Esta invenção contempla um projeto específico de transmissão mecânica, sob o qual se consegue incrementar as rotações por minuto (RPM) das catarinas submarinas (27a,27b,27c,27d) em um fator de 300 unidades para conseguir excitar o alternador com 1.800 RPM ou mais. Dita invenção onde nesta descrição utiliza Catarinas, correias, polias e fitas, pode ser substituída por Caixa de Engrenagens Multiplicadoras para atingir do mesmo modo o fator de 300 Unidades para obter o regime operacional de 1.800 RPM.

[00057] Consegue que as caçambas (7a-7q) das correias motrizes (39a e 39b) de caçambas do lado descendente se inundem de água para gerar um balanço zero de cargas dinâmicas e permitir que o ar capturado no sistema ascendente gere suficiente força motriz vetorial ascendente para obter torque mecânico que será convertido com base de mudanças de relação mecânica 1 a 3, até transmitir suficientes rotações por minuto (RPM) para excitar o alternador (11) em questão. O volume de ar presente nas caçambas que equivale ao volume de água deslocado gera uma força equivalente a 1 kg por cada litro de água deslocado, levando em consideração que a densidade da água é equivalente a 1.

[00058] A invenção consegue evitar a flutuação das Caçambas descendentes mediante sensores de nível que asseguram o nível adequado de coluna d’água, controlado pelo PLC (44) do Painel de Controle. Deste modo, as caçambas se encontram sempre submersas abaixo do nível de água e se evita a flutuação que é contraproducente neste sistema específico, que aproveita ao máximo a força de flutuação das bolhas ou volume de ar suspenso ou capturado.

[00059] O Motor (8) primário regulador de velocidade é um Sistema Elétrico, igual ao motor da Bomba (12) de Vácuo e ao alternador (11). Ditos sistemas estão interconectados à Transmissão Mecânica do Sistema de Geração para aportar torque suplementar instantâneo e velocidade suficientes para excitar o Alternador (11) de Corrente Elétrica Alternada em 220 ou 440 V de maneira eficiente, mesmo que haja motores, bombas ou equipamentos com alto requerimento de potência de arranque interconectados. Este requerimento de potência de arranque oscila entre 2 ou 3 vezes a amperagem nominal de operação durante os primeiros segundos do arranque dos ditos equipamentos, e é precisamente durante este lapso de tempo onde o Sistema Gravitacional tem a capacidade de acelerar e compensar esta demanda no pico de potência.

[00060] Esta invenção contém um sistema regulador de velocidade que assegura que as rotações por minuto (RPM) do alternador (11) e, por conseguinte, a potência elétrica gerada seja sempre a mesma, o que distingue a mesma de modo completo do restante das patentes e equipamentos semelhantes, já que é possível garantir a qualidade da energia nominal constante e potência elétrica geradas, para usos industriais, computacionais, de telecomunicações, comerciais, habitacionais, minerais, na agroindústria, litoral, emergências nacionais, exploração planetária, etc.

[00061] O sofisticado sistema de controle de velocidade motriz da presente invenção é um progresso tecnológico significativo, sem o qual todos os sistemas semelhantes que utilizam flutuação não podem manter as rotações por minuto (RPM) quando se conectam equipamentos cujos arranques requerem potência adicional, e, por conseguinte, o nível de Voltagem Gerada Instantânea pelo Sistema de Geração se reduziria de maneira importante.

[00062] Este sistema conta com a peculiaridade de ser transportável, já que todo o sistema mecânico se encontra dentro do silo (2) de água (contenedor de água) mesmo que ao encontrar-se sem água, facilmente pode ser transportado via terrestre, aérea ou marítima, sem necessidade de ser desmontado ou desarmado. O peso do dito conjunto seco é de 8 toneladas.

[00063] Por outro lado, este sistema consegue operar com baixo nível de ruído já que utiliza fitas dentadas (33) nas polias (16,17) de alta velocidade, pelo que se asseguram níveis de ruído em decibéis inferiores a 72 dB na parte inferior do sistema e menores do que 93 dB na parte superior do sistema.

[00064] O Sistema utiliza membranas que permitem a entrada de pressão atmosférica no silo (2) de água, mas evitam que a umidade escape do recipiente. Do mesmo modo, o equipamento tem sempre um sistema de gotejo para compensar qualquer evaporação acumulada em períodos longos de operação acumulada.

MELHOR MÉTODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[00065] Este Sistema e Método Gravitacional Transportável para Gerar Energia Elétrica Limpa devem ser operacionalizados dentro de um silo de água (2) (contenedor de água) com um reforço (1) de aço em dois terços do mesmo, partindo da base para cima, com um dreno (3) para água que conterá, no interior do mesmo, uma estrutura (4) de aço que sustenta o sistema mecânico, sobre o piso (6) de aço. O silo de água (contenedor de água) (2) conterá em seu interior 5 m de coluna de água; quase no extremo superior interno, o silo de água (contenedor de água) (2) contém uma grade (5) de aço em torno do maquinário, que serve para caminhar ao redor do maquinário e prover manutenção aos componentes mecânicos e elétricos da presente invenção.

[00066] É de suma importância que o sistema conte com um motor (9) regulador de arranque, um motor (8) primário de controle da velocidade, ambos os motores (8,9) estando interconectados por meio de fitas tipo V através das polias (50,14) motrizes respectivamente à polia (40) instalada na bomba do alternador, a bomba (12) de vácuo, a qual fornece um alto volume de ar através de um tubo (13) de PVC, que é entregue às caçambas (7a-7q) na parte inferior do sistema com um tridente (13a,13b,13c) de injeção de ar, que vai enchendo de modo rápido e completo as caçambas (7a-7q) dispostas no lado ascendente do silo de água, as correias (39a,39b) de caçambas paralelas verticais, as mesmas que se encontram tensionadas por um sistema de parafusos com corda de tensão proporcional em ambos os lados do sistema motriz, dando como resultado o início do sistema mecânico com o movimento da Catarina mestra (26) para que transmita a potência ao sistema de transmissão superior e a Catarina (25) conduzida de potência primária, tensionadas por uma correia (38) mestra de transmissão e condutora, onde através da mudança de relações, engrenagens ou caixa de engrenagem com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicador para incrementar 3 vezes as rotações atingidas pela Catarina mestra (26), se consegue incrementar as rotações por minuto (RPM) da flecha (28a, 28b) motriz submarina, a flecha (28a) sendo a mesma para as Catarinas (27a, 27b e 26).

[00067] Posteriormente, um jogo de Catarinas (23,24), onde a Catarina (24) é secundária condutora e a Catarina (23) é secundária conduzida de potência, mediante a correia (37), a flecha (29) das Catarinas (24 e 25) é a mesma, dando movimento a um jogo de Catarinas (21,22), onde a Catarina (21) é terciária condutora e a Catarina (22) é terciária conduzida, e se encontram unidas por uma corrente (36); a flecha (30) das Catarinas (21,23) é a mesma, continuando a um jogo de Catarinas (20 e 49) onde a Catarina (49) é quaternária condutora e a Catarina (20) é quaternária conduzida, unidas por uma corrente (31); para que outro jogo de Catarinas (18 e 19) onde a Catarina (19) é quinta condutora e a Catarina (18) é quinta conduzida, unidas por uma corrente (34); a flecha (42) das Catarinas (20 e 19) é a mesma, para que finalmente um jogo (17) de Engrenagens dentadas de alta velocidade e uma engrenagem (16) dentada conduzida de alta velocidade, que é por sua vez a flecha do alternador (11), que dão movimento a uma fita (33) dentada.

[00068] Neste ponto a descrição do sistema mecânico é concluída e é neste ponto que foi gerada a energia elétrica trifásica nominal constante, a mesma que se transmite à instalação elétrica receptora da potência (Painel de Distribuição de força ou subestação elétrica).

[00069] Em combinação com o sistema mecânico, esta invenção utiliza um sofisticado sistema elétrico de controle, que inclui seu painel (42) de controle, interruptores termo magnéticos (43a e 43b), controles lógicos programáveis (PLC) (44) e seu módulo (45) de força para o arranque utilizando energia elétrica armazenada em baterias (47a,47b) e capacitores (48a, 48b), que também incluem variadores de frequência (VDF) (46a e 46b), conectados aos motores (8,9) que também energizam a Bomba (12) de vácuo com filtro de ar, a qual fornece um alto volume de ar, que vai enchendo de maneira rápida e completa, as caçambas (7i-7q) dispostas no lado ascendente, as quais pelo princípio de Flutuação de Arquimedes, recebem uma força ascendente de 1 kg de força por cada litro de água deslocada.

[00070] Dita força mecânica, acumulada na Catarina (26) mestra submarina transmite o Torque radial a um sofisticado sistema de câmbios de engrenagens que vão elevando o número de Rotações por Minuto da Transmissão para finalmente excitar em uma faixa de 1.800 a 2.000 RPM o Alternador Síncrono (11).

[00071] O sistema de controle elétrico utiliza variadores de frequência (VFD) para controlar três motores: o motor da bomba (12) de vácuo com filtro de ar, o motor (9) de arranque e o motor (8) primário de controle de velocidade.

[00072] Esses equipamentos utilizam a energia dos capacitores (48a, 48b), e baterias (47a,47b) para atingir o regime operacional do

Alternador Síncrono (11), conseguindo em 10 segundos a geração de corrente alternada em 220V ou 440V. Quando o Alternador Síncrono (11) recebe a carga ou demanda de potência através da interconexão aos Painéis (42) de destino de distribuição, o sistema autônomo de controle acelera o sistema integral motriz, com o que o Alternador Síncrono (11) sempre entrega a mesma voltagem nominal constante aos Painéis (42) com a carga necessária instantânea, garantindo o fornecimento elétrico ininterrupto com voltagem regulada.

[00073] O sistema consegue, através do sofisticado sistema de câmbios de engrenagens o aumento de Rotações por Minuto (RPM) do sistema motriz submarino (25,26) de modo substancial até atingir a velocidade nominal requerida de 1.800 RPM como mínimo.

[00074] O equipamento tem integrado em seu desenho eletrônico, um seguidor de demanda para poder compensar a tempo as variações de velocidade do Alternador Síncrono (11) geradas por um pico de demanda de potência elétrica, utilizando um encoder (10) que detecta a velocidade instantânea da flecha do Alternador (11).

[00075] O equipamento é totalmente portátil, já que tem um dreno (3) de água, com o qual se pode esvaziar o sistema em minutos e bornes de desconexão rápida do painel (42) de distribuição aos painéis destino.

[00076] A água utilizada dentro do recipiente ou silo (2) de água (contenedor de água) é reutilizável e não requer ser potável; uma vez a cada 3 anos (em instalações fixas) se pode drenar a água e ser enviada por meio de mangueiras a um tonel de tratamento de efluentes ou contaminantes.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1.- Um sistema gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa, caracterizado por ocorrer dentro de um silo (2) de água (contenedor de água) com um reforço (1) de aço em suas duas terças partes partindo da base para cima, com um dreno (3) para a água, o silo (2) de água conterá uma estrutura metálica (4) interior de aço que sustenta o sistema mecânico sobre o piso (6) de aço; o silo (2) de água (contenedor de água) conterá em seu interior 5 m de coluna de água; quase no extremo superior do silo (2) de água (contenedor de água) existe uma grade (5) de aço horizontal em torno da estrutura metálica (4) interior que serve para qualquer trabalho de manutenção dos componentes mecânicos e elétricos da presente invenção; este método contém duas baterias (47a,47b) e um painel (42) elétrico de força e controle, o qual mediante interruptores elétricos (43a, 43b, 44,45, 46a, 46b) dentro do painel tais como variadores de frequência (VFD) (46a, 46b) um controlador lógico programável (PLC) (44) e seu módulo (45) de força, utilizado como cérebro eletrônico de controle dos motores (8,9) e sistemas operacionais do equipamento, liga e inicia sequência de arranque, iniciando com a bomba (12) de vácuo com filtro de ar, o ar gerado por dita bomba (12) de vácuo com filtro de ar sendo enviado à parte inferior do sistema mecânico mediante um tubo (13) de PVC (poli(cloreto de vinil) com diâmetro de 2” (polegadas), que conta com uma válvula anti-retorno que evita que a água inunde a tubulação de PVC na sua seção horizontal e ascendente), com saída e expansão de ar em 3” (polegadas) em um tridente (13a,13b,13c) de injeção de ar que vai enchendo, de maneira rápida e completa, as Caçambas (7a-7q) dispostas no lado ascendente do silo de água, as correias (39a,39b) de Caçambas paralelas verticais, as mesmas que se encontram tensionadas por um sistema de parafusos com corda de tensão proporcional em ambos os lados do sistema motriz, dando como resultado o início do sistema mecânico com o movimento da Catarina (26) mestra para que transmita a potência ao sistema de transmissão superior e a Catarina (25) conduzida de potência primária, tensionadas por uma corrente (38) mestra de transmissão e condutora de potência, onde através da mudança de relações, engrenagens ou caixa de engrenagem com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicadora para incrementar 3 vezes as rotações atingidas da Catarina (26) mestra, se consegue incrementar as rotações por minuto (RPM) da flecha (28a, 28b) motriz submarina, a flecha (28a) sendo a mesma para as Catarinas (27a, 27b e 26); posteriormente um jogo de Catarinas (23,24), onde a Catarina (24) é secundária condutora e a Catarina (23) é secundária conduzida de potência, mediante uma correia (37), a flecha (29) das Catarinas (24 e 25) é a mesma, dando movimento a um jogo de Catarinas (21,22), onde a Catarina (21) é terciária condutora e a Catarina (22) é terciária conduzida, e se encontram unidas por uma corrente (36); a flecha (30) das Catarinas (21,23) é a mesma, continuando a um jogo de Catarinas (20 e 49) onde a Catarina (49) é quaternária condutora e a Catarina (20) é quaternária conduzida, unidas por uma corrente (31); para outro jogo de Catarinas (18 e 19) onde a Catarina (19) é quinta condutora e a Catarina (18) é quinta conduzida, unidas por uma corrente (34); a flecha (42) das Catarinas (20 e 19) é a mesma, para finalmente um jogo (17) de Engrenagens dentadas de alta velocidade e uma engrenagem (16) dentada conduzida de alta velocidade, que é por sua vez a flecha do alternador (11), que dão movimento a uma fita (33) dentada; neste ponto a descrição do sistema mecânico é concluída e é neste ponto que foi gerada a energia elétrica trifásica nominal constante, a mesma que se transmite à instalação elétrica receptora da potência (Painel de Distribuição de força ou subestação elétrica); em combinação com o sistema mecânico, esta invenção utiliza um sofisticado sistema elétrico de controle, que inclui seu painel (42) de controle, acionadores (43a e 43b), controles lógicos programáveis (PLC) (44) e seu módulo (45) de força para o arranque utilizando energia elétrica armazenada em baterias (47a,47b) e capacitores (48a, 48b), que também incluem variadores de frequência (VDF) (46a e 46b), conectados aos motores (8,9) que também energizam a Bomba (12) de vácuo com filtro de ar, a qual fornece um alto volume de ar, que vai enchendo de maneira rápida e completa, as Caçambas (7i-7q) dispostas no lado ascendente.

2.- Método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa, caracterizado por funcionar dentro de um silo (2) de água (contenedor de água) com um reforço (1) de aço em suas duas terças partes partindo da base para cima, com um dreno (3) para a água, o silo (2) de água conterá uma estrutura metálica (4) interior de aço que sustenta o sistema mecânico sobre o piso (6) de aço; o silo (2) de água (contenedor de água) conterá em seu interior 5 m de coluna de água; quase no extremo superior do silo (2) de água (contenedor de água) existe uma grade (5) de aço horizontal em torno da estrutura metálica (4) interior que serve para qualquer trabalho de manutenção dos componentes mecânicos e elétricos da presente invenção; este método contém duas baterias (47a,47b) e um painel (42) elétrico de força e controle, o qual mediante interruptores elétricos (43a, 43b, 44,45, 46a, 46b) dentro do painel tais como variadores de frequência (VFD) (46a, 46b) um controlador lógico programável (PLC) (44) e seu módulo (45) de força, que se utiliza como cérebro eletrônico de controle dos motores (8,9) e sistemas operacionais do equipamento, liga e inicia sequência de arranque, iniciando com a bomba (12) de vácuo com filtro de ar, o ar gerado por dita bomba (12) de vácuo com filtro de ar sendo enviado à parte inferior do sistema mecânico mediante um tubo (13) de PVC (poli(cloreto de vinil) com diâmetro de 2” (polegadas), que conta com uma válvula anti-retorno que evita que a água inunde a tubulação de PVC na sua seção horizontal e ascendente), com saída e expansão de ar em 3” (polegadas) em um tridente (13a,13b,13c) de injeção de ar que vai enchendo, de maneira rápida e completa, as Caçambas (7a-7q) dispostas no lado ascendente do silo de água, mediante as correias (39a,39b) de Caçambas paralelas verticais, as mesmas que se encontram tensionadas por um sistema de parafusos com corda de tensão proporcional em ambos os lados do sistema motriz, dando como resultado o início do sistema mecânico com o movimento da Catarina (26) mestra para que transmita a potência ao sistema de transmissão superior e a Catarina (25) conduzida de potência primária, tensionadas por uma corrente (38) mestra de transmissão e condutora de potência, onde através da mudança de relações, engrenagens ou caixa de engrenagem com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicadora para incrementar 3 vezes as rotações atingidas da Catarina (26) mestra, se consegue incrementar as rotações por minuto (RPM) da flecha (28a, 28b) motriz submarina, a flecha (28a) sendo a mesma para as Catarinas (27a,27b e 26); posteriormente um jogo de Catarinas (23,24), onde a Catarina (24) é secundária condutora e a Catarina (23) é secundária conduzida de potência, mediante uma correia (37), a flecha (29) das Catarinas (24 e 25) é a mesma, dando movimento a um jogo de Catarinas (21,22), onde a Catarina (21) é terciária condutora e a Catarina (22) é terciária conduzida, e se encontram unidas por uma corrente (36) à flecha (30) das Catarinas (21,23) que é a mesma, continuando a um jogo de Catarinas (20 e 49) onde a Catarina (49) é quaternária condutora e a Catarina (20) é quaternária conduzida, unidas por uma corrente (31); para outro jogo de Catarinas (18 e 19) onde a Catarina (19) é quinta condutora e a Catarina (18) é quinta conduzida, unidas por uma corrente (34); a flecha (42) das Catarinas (20 e 19) é a mesma, para que finalmente um jogo (17) de Engrenagens dentadas de alta velocidade e uma engrenagem (16) dentada conduzida de alta velocidade, que é por sua vez a flecha do alternador (11), que dão movimento a uma fita (33) dentada; neste ponto a descrição do sistema mecânico é concluída e é neste ponto que foi gerada a energia elétrica trifásica nominal constante, a mesma que se transmite à instalação elétrica receptora da potência (Painel de Distribuição de força ou subestação elétrica); em combinação com o sistema mecânico, esta invenção utiliza um sofisticado sistema elétrico de controle que inclui seu painel (42), acionadores (43a e 43b), controles lógicos programáveis (PLC) (44) e seu módulo (45) de força para o arranque utilizando energia elétrica armazenada em baterias (47a,47b) e capacitores (48a, 48b), que também incluem variadores de frequência (VDF) (46a e 46b), conectados aos motores (8,9) que também energizam a Bomba (12) de vácuo com filtro de ar, a qual fornece um alto volume de ar, que vai enchendo de maneira rápida e completa, as Caçambas (7i-7q) dispostas no lado ascendente.

3. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1 e 2, onde o motor (8) primário regulador de velocidade é um Sistema Elétrico, igual ao motor da Bomba (12) de vácuo e o Alternador (11); ditos sistemas estão interconectados à Transmissão Mecânica do Sistema de Geração para aportar torque suplementar instantâneo e velocidade suficientes para excitar o Alternador (11) de Corrente Elétrica Alternada em 220V ou 440V de modo eficiente, mesmo quando haja motores, bombas ou equipamentos com alto rendimento de potência de arranque interconectados; este requerimento de potência de arranque oscila entre 2 ou 3 vezes a amperagem nominal de operação durante os primeiros segundos do arranque de ditos equipamentos, e é precisamente durante este lapso de tempo, onde o Sistema Gravitacional tem a capacidade de acelerar e compensar esta demanda de pico de potência.

4.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1 e 2, que contém um sistema regulador de velocidade com retroalimentação, que assegura que as rotações por minuto (RPM) do alternador (11), e por conseguinte a potência elétrica gerada, tenda a ser a mesma, com uma rampa de recuperação de 1 a 5 segundos.

5.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3 e 4, que mediante a utilização de baterias (47a, 47b) de brometo de zinco (BrZn), que são o tipo de baterias ecológicas (não contaminantes) com capacidade de acionar e sustentar seu próprio sistema, sem necessidade de corrente elétrica trifásica externa, para gerar corrente alternada nominal constante, cabe destacar, que também pode utilizar corrente elétrica trifásica para iniciar o sistema mecânico, uma vez que começa a funcionar o sistema, mas é suscetível de manter-se por si mesmo sem necessidade de seguir conectado à corrente elétrica, pois o alternador síncrono (11) tem a capacidade de carregar de modo contínuo as baterias (47a, 47b) e condensadores (48a, 48b) revestidos, utilizando um inversor de corrente que entrega corrente direta (CD) e com isto estabelecer o Regime Operacional Constante Autônomo (denominado ROCA).

6. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4 e 5, onde o painel (42) de controle utiliza dois Variadores de Frequência (46a, 46b) duas Baterias (47a, 47b) para armazenar potência elétrica para dispor de corrente elétrica (Amperagem) de modo contínuo e poder acionar sempre o equipamento sem problema algum sob qualquer condição climática; no interior do painel está instalado o controlador lógico programável (PLC) (44) e seu módulo (45) de Força; de igual maneira o sistema conta com acionadores (43a e 43b) para conectar com os Motores (8,9) de Controle de Velocidade que são operados pelos Variadores de Frequência acima mencionados.

7.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa da reivindicação 2, que assegura arranque instantâneo mesmo quando não se conte com o nível de água ótimo para o seu melhor funcionamento e o início de geração de energia elétrica, se consegue entre 5 e 15 segundos depois de iniciado o processo de enchimento das Caçambas (7a-7q) com ar, e o movimento ascendente do sistema mecânico.

8.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6 e 7, que tem uma eficiência energética mínima de 86%, ao conseguir excitar um alternador síncrono (11) de 1.800 rpm (rotações por minuto) com a utilização de um único motor (8) primário de controle de velocidade conectado em 220V ou 440V, para regular a velocidade do sistema de excitação de geração de energia elétrica mediante o alternador síncrono (11).

9. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa da reivindicação 1 e 2, no qual a bomba (12) de vácuo com filtro de ar que utiliza este sistema succiona ar atmosférico, gerando 2 bar de pressão, e a entrega por meio de tubulação (13) de PVC em forma de tridente (13a,13b,13c) na parte inferior do silo (2) de água de onde transfere o volume de ar para que ocupe o lugar disponível nos Recipientes Metálicos ou Caçambas (7a–7q), para exercer a força de flutuação ascendente requerida para o movimento mecânico das correias (39a e 39b) motrizes de Caçambas do sistema, conseguindo que as Caçambas (7a–7q) se encham até aproximadamente 90 a 98% de sua capacidade; a Bomba (12) de vácuo é também um sistema Mecânico, utilizando um motor elétrico que gera movimento rotativo que é requerido para que sua operação; a bomba (12) de vácuo utiliza a própria energia do sistema de geração interna em 440V, já que dito sistema é requerido para encher de ar as Caçambas (7a–7q) da correia (39a e 39b) motriz, do lado ascendente; o número de Caçambas é variável e depende da capacidade de geração requerida pelo sistema a manufaturar.

10. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa da reivindicação 2, que consegue transferir toda a potência disponível mecânica de flutuação para a zona superior de máquinas, onde, através da mudança de relações, engrenagens ou caixa de engrenagens com relações de 1 a 3 (câmbio de engrenagem multiplicadora para incrementar 3 vezes as rotações conseguidas pela Catarina mestra (26)) se consegue incrementar as RPM das flechas (28a e 28b) motrizes submarinas de modo consistente até chegar no Alternador (11) com as rotações requeridas para gerar corrente alternada; esta invenção contempla um desenho específico de transmissão mecânica, sob o qual se consegue incrementar as rotações por minuto (RPM) das catarinas submarinas (27a, 27b, 27c, 27d) em um fator de 300 unidades para conseguir excitar o alternador com 1.800 RPM ou mais, dita invenção que está na presente descrição utiliza Catarinas, correias, polias e bandas, pode ser substituído por uma Caixa de Engrenagens Multiplicadora para atingir do mesmo modo o fator de 300 Unidades para obter o regime operacional de 1.800 RPM.

11. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1, 2, 4, 5, 8 e 10, que consegue que as Caçambas (7a– 7q) das Caçambas (39a e 39b) do lado descendente se inundem de água para gerar um balanço zero de cargas dinâmicas e permitir que o ar capturado no sistema ascendente gere suficiente força motriz vetorial ascendente para obter torque mecânico que será convertido em base para câmbios de relação mecânica de 1 a 3, até transmitir suficientes rotações por minuto (RPM) para excitar o alternador (11).

12.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11, no qual cada Caçamba (7a– 7q) tem uma barreira anti-fuga de bolhas de 1” (polegada) de altura no perímetro de ingresso de volume de ar pelo que se evitam perdas de capacidade de flutuação e potência mecânica ascendente, ao não permitir que o ar se escapa das Caçambas (7a–7q) durante a ascensão; cada Caçamba se encontra fixada de modo extensivo por meio de um sistema de fixação parafusável de segurança e placas de reforço interior de aço inoxidável; as Caçambas (7a–7q) podem variar em relação a quantidade e tamanho, com o que aumenta ou diminui a capacidade mecânica ascensional através da flutuação e por conseguinte a do sistema motriz integral e por isto também a capacidade de geração de energia elétrica expressa em KWh (kilo watts hora).

13. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12, que consegue evitar a flutuação das Caçambas descendentes por meio de sensores de nível que asseguram o nível adequado de coluna d’água, controlado pelo PLC (44) do Painel de Controle; desta maneira as Caçambas se encontram sempre submersas abaixo do nível de água, e se evita a flutuação que é contraproducente neste sistema específico, que aproveita ao máximo a força de flutuação das bolhas ou volume de ar suspenso ou capturado.

14. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 e 13, no qual o sistema de controle de velocidade motriz pode manter as rotações por minuto (RPM) quando se conectam equipamentos cujos acionamentos requerem potência adicional, e, por conseguinte, o nível de Voltagem Gerada Instantânea deve permanecer o mais próximo de 440V ou 220V, ou recuperar-se no menor tempo possível (1 a 5 segundos).

15.- O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 14, que ao ser ligado inicia o funcionamento simultâneo de um motor (9) regulador de arranque e um motor (8) primário de controle de velocidade; o motor de arranque (9) ao alcançar altas rotações (a velocidade de regime pleno do sistema para seu funcionamento é de 1.800 a 2.000 rpm), desliga automaticamente, deixando ligado unicamente o motor (8) primário de controle de velocidade para condições normais de operação, entregando potência e energia; o motor (8) primário de controle de velocidade que permanece ligado enquanto o sistema se encontre funcionando controla a velocidade do sistema mecânico, assegurando que o sistema motriz de Caçambas (7a- 7q,26,27a,27b,27c,27d,28a,28b,39a,39b) aumente ou diminua sua velocidade no movimento mecânico de ascensão nas correias (39a e 39b) motrizes das Caçambas, conseguindo maiores ou menores rotações por minuto (rpm), variando como máximo entre 1.800 e 2000 rpm. O motor (8) primário cumpre a única função de guia ou índice mecânico, já que o sistema motriz de Caçambas (26,27a,27b,27c,27d,28a,28b,39a,39b) se encontra dentro de sua faixa operacional de desenho que é menor que a velocidade ascendente de bolha máxima que se estima em 25, cm/s.

16. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15, no qual ambos os motores (8 e 9) estão interconectados mediante bandas tipo V através das polias (50 e 14) motrizes respectivamente, à polia (40) instalada na flecha do alternador, isto é, uma polia dupla do tipo V à flecha do alternador; nesta flecha se encontra instalado um Encoder (10) (que detecta em tempo real a velocidade da flecha do alternador) que se interconecta a um controlador lógico programável (PLC) (44), o qual utiliza variadores (46a e 46b) de freqüência (VFD) e acionadores (43a, 43b) (ligam ou desligam os motores, seja para gerar mais rotações ou o desligam uma vez alcançado o Regime ROCA ou quando a carga adicional se normaliza. (8,9)); um para o motor (9) regulador de arranque e outro para o motor (8) primário de controle de velocidade; quando a velocidade do alternador (11) diminui para menos de 1.800 rpm, o controlador lógico programável (PLC) (44) executa comandos de aceleração variável (rampas de aceleração) para compensar a carga elétrica e atingir as rotações por minuto instantâneas requeridas pelo alternador síncrono (11); se o motor (8) primário de controle de velocidade por si mesmo não pode gerar as RPM (rotações por minuto) necessárias, o motor (9) de arranque controlado pelo controlador lógico programável (PLC) e o acelera instantaneamente como apoio ao motor (8) primário de controle de velocidade para gerar as RPM (rotações por minuto) requeridas, pelo que se estabelece de novo o regime requerido de geração operacional adequado e já fora de operação, novamente em automático, o motor (9) regulador de arranque, quando as condições normais de operação foram alcançadas.

17. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 e 16, no qual o volume de ar instantâneo total que se considera como todo o ar capturado nas Caçambas (7a–7q) tem uma força ascendente que se converte em velocidade e torque radial, dando como resultado maior ou menor geração de voltagem elétrica (medida em Volts), de acordo com as necessidades da instalação elétrica da potência, contando sempre com a guia de velocidade do motor (8) primário de controle de velocidade controlado pelo controlador lógico programável (PLC) (44).

18. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 e 16, que é transportável, já que todo o sistema mecânico se encontra dentro do silo (2) de água (contenedor de água) mesmo que ao encontrar-se sem água, facilmente pode transportar-se por via terrestre, aérea ou marítima, sem necessidade de ser desmontado ou desarmado; o peso do dito conjunto seco é de 8 Toneladas.

19. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 e 18, que consegue operar com baixo nível de ruído já que utiliza fitas (33) dentadas nas polias (16,17) de alta velocidade, de modo a assegurar níveis de ruído em decibéis menores do que 72 dB na parte inferior do sistema e menores do que 93 dB na parte superior do sistema.

20. O método gravitacional transportável para gerar energia elétrica limpa das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 e 19, que utiliza membranas que permitem a entrada de pressão atmosférica no Silo (2) de água, mas evitam que a umidade escape do recipiente; de modo igual, o equipamento sempre tem um sistema de gotejo para compensar qualquer evaporação acumulada em períodos longos de operação acumulada.