ES2243502T3

ES2243502T3 - Un colector de energia.

Info

Publication number: ES2243502T3
Application number: ES01938420T
Authority: ES
Inventors: Allan Robert Thomson; Alan Arthur Wells
Original assignee: Applied Research and Technology Ltd
Current assignee: Applied Research and Technology Ltd
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: WO2001096737A1; AU2001264098A1; EP1292765B1; DE60111221D1; EP1292765A1; ATE296954T1

Abstract

Un colector de energía de las olas (1, 101) que comprende: una pluralidad de secciones separadas (102); y medios de compresión (105) para aplicación de una fuerza de retención a las secciones para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes, caracterizado por que comprende además uno o más conductos (104) en cada sección para la comunicación de fluido, en donde una boca de cada conducto está alineada con una boca de un conducto correspondiente de la sección adyacente; y uno o más conectores comprimibles (82, 100, 106, 406), dispuesto cada uno entre una boca (81, 107) de un conducto y la boca (81, 107) de un conducto correspondiente de la sección adyacente y que tiene un orificio pasante para la comunicación del fluido, en donde los conectores mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante las variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido a que las secciones se mueven las unas con respecto alas otras.

Description

Un colector de energía.

La presente invención se refiere a un aparato para extraer energía de las olas generadas por el agua y a un método para la fabricación de dicho aparato.

Existe una cantidad considerable de energía disponible a partir de las olas generadas en el mar y en los grandes lagos. Para intentar poner en explotación esta fuente de energía considerable se ha llevado a cabo un gran esfuerzo convirtiendo el movimiento oscilatorio de la capa de agua en una forma de energía mecánica y/o energía eléctrica más fácilmente utilizable. No obstante, dichos esfuerzos han sido relativamente infructuosos y en consecuencia esta preciada fuente de energía renovable permanece esencialmente sin indagar.

Uno de los problemas principales asociados con los colectores de energía de las olas es el de proporcionar un estructura que sea fiable y que perdure en el medio ambiente hostil del mar durante un periodo de tiempo razonable sin que sea innecesariamente caro de fabricar o de mantener. Estos factores conducen a los problemas descubiertos en los colectores de energía de las olas anteriores, esto es, que el coste de fabricación y mantenimiento de los colectores ha sido tan elevado que los han hecho insuficientemente rentables como para proporcionar una alternativa viable a formas más tradicionales de generación de energía, excepto en condiciones o lugares extremos.

Para extraer energía de las olas han sido propuestos diversos métodos. Entre estos se encuentran los que se forman mediante un haz flotante de columnas largas el cual resulta suficientemente flexible para seguir el perfil de las olas cuando éstas pasan por los mismos. Este tipo de construcción se describe en el documento titulado "Porpoise, The Buckling Resonant Raft" por Farley, Parkes y Grimshaw (Segundo Simposium Internacional sobre Energía de las Olas y las Mareas, 23-25 de Septiembre de 1981) y "Wave Energy Conversion by Resonant Rafts" por F.J.M. Farley (Royal Military of Science, Shrivenham, Wilts. 3ª Conferencia Internacional de Conceptos de Energía Futura, Londres, IEE 1981). Estos documentos se refieren a una serie de plataformas flotantes conectadas las cuales flexionan las unas con respecto a las otras. La acción de la flexión hace que pistones unidos a una plataforma bombeen un fluido hidráulico fuera de un cilindro de una plataforma adyacente el cual puede ser utilizado para suministrar energía útil.

La resonancia se emplea habitualmente en los colectores de energía de las olas, en primer lugar para anular las fuerzas de inercia, permitiendo a la fuerza de la ola actuar esencialmente sobre el mecanismo de extracción de energía; y en segundo lugar para hacer el movimiento del dispositivo mayor que la amplitud de la ola, succionando eficazmente energía del mar circundante. El movimiento ampliado permite que una capa de agua relativamente pequeña radie suficientemente para anular las olas entrantes por encima de una anchura que esté relacionada más con la longitud del colector que su haz.

La EP-0,035,346 muestra un colector de energía de las olas formado por una pluralidad de porciones abisagradas. La WO 00/17519 describe un colector que tiene una pluralidad de secciones abisagradas, estando la bisagra en un extremo de una sección a lo largo de un eje perpendicular de la bisagra del otro extremo. La extracción de energía tiene lugar mediante pistones montados entre secciones.

Plataformas superficiales en forma de barcaza tienen períodos naturales de oscilaciones verticales las cuales son demasiado breves para procurar resonancia debido a que las mismas tienen demasiada resistencia a la flotación y masa de desplazamiento demasiado pequeña. Si bien el período puede ser aumentado superponiendo una compresión por los extremos lo cual es suficiente para inducir casi un pandeo longitudinal, existen problemas fundamentales por tener cierto número de estructuras esencialmente rígidas abisagradas juntas. La debilidad principal de las plataformas abisagradas se relaciona con las velocidades relativamente bajas y las fuerzas de abisagramiento extremadamente grandes y momentos a niveles de extracción de energía comparables con potenciales de funcionamiento hidrodinámico. Además, las bisagras y pistones hidráulicos que están bien proporcionados en términos de ingeniería son demasiado grandes para ser acomodados.

Según la presente invención se ha provisto un colector de energía de las olas que comprende:

una pluralidad de secciones separadas; y

que comprende medios de aplicación de una fuerza de retención a las secciones para empujar a las secciones hacía secciones adyacentes, caracterizado porque además comprende

uno o más conductos en cada sección para comunicación del fluido, en el que una boca de cada conducto va alineada con una boca de un conducto correspondiente de una sección adyacente; y

uno o más conectores comprimibles, dispuesto cada uno de ellos entre una boca de un conducto y la boca de un conducto correspondiente de una sección adyacente y que tiene un orificio pasante para comunicación del fluido, en el que los conectores mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido a que las secciones se mueven las unas con respecto a las otras.

Según una primera disposición, las secciones del colector van preferentemente separadas menos de 1 metro, más preferentemente alrededor de 0,25 metros. Las propias secciones preferentemente son en forma de disco, es decir, su longitud axial o espesor es menor que su diámetro. Las secciones son preferiblemente de alrededor de 6,5 metros de diámetro y de menos de 6,5 metros de espesor, mas preferiblemente de alrededor de 4 metros de espesor. Un colector comprende preferentemente 20 secciones o más. Las secciones son generalmente cilíndricas. No obstante, las secciones pueden tener otras formas de sección transversal. Por ejemplo, puede resultar ventajoso formar las acciones con una sección transversal en forma de D con la porción curvada mirando hacia abajo hacia el fondo del mar. Son aplicables dimensiones similares a las descritas con anterioridad. Pueden emplearse también otras formas para proporcionar diversos grados de flotabilidad y centros de flotabilidad. Además, una parte superior plana o parcialmente plana puede resultar útil a efectos de mantenimiento. Cada sección va dispuesta preferentemente de tal manera que la misma pueda girar con respecto a una sección adyacente sin tocarla. De este modo, las bocas de los conductos de secciones adyacentes se acercan más de tal manera que la longitud axial de la tubería formada por los conductos y los conectores se reduce o se aumenta para proporcionar acción de bombeo. Las secciones tienen preferentemente extremos generalmente planos enfrentados a cada sección adyacente. Los conductos pueden ir provistos dentro del cuerpo de la sección. Alternativamente, los conductos pueden ir montados ya sea parcial o totalmente en el exterior de las secciones.

Cada sección puede estar formada de una sola pieza formando una pared de hormigón externa delgada la cual es envuelta posteriormente con alambre de acero bajo tensión para proporcionar un esfuerzo circunferencial de compresión al hormigón. El interior de cada sección puede ser rellenado con cilindros flotantes de polietileno de alta densidad, que tengan los extremos cerrados. Preferentemente, se utilizan siete cilindros flotantes cilíndricos con una disposición en la que seis cilindros van dispuestos regularmente alrededor de un cilindro central. No obstante, los elementos flotantes no es preciso que sean cilíndricos sino de cualquier forma y disposición conveniente que sea aplicable apropiadamente. Entre los cilindros flotantes se dejan espacios en los cuales incluir los conductos y los tubos a través de los cuales pueden pasar los cables tensores. Alternativamente los conductos pueden ir colocados en las paredes de la sección.

Alternativamente, las secciones pueden construirse formando un armazón exterior delgado de hormigón reforzado, como antes, pero rellenando para entonces el espacio interior con un hormigón poroso. Dicho hormigón poroso esta formado preferentemente de una mezcla de arena y cemento Portland con una mezcla pobre de polvo de aluminio incluida. Esta composición se mezcla con una adición controlaba de agua caliente la cual induce a la expansión mediante la generación de hidrógeno y vapor. Dado que la temperatura aumentada se mantiene durante la curación debido al aislamiento térmico del hormigón poroso, una vez que la curación ha terminado y el hormigón se enfría se producirá una pequeña cuantía de contracción térmica. Esto induce una deformación por tracción residual en el hormigón la cual expone de nuevo a la capa exterior de hormigón a compresión circunferencial. Al menos las caras extremas de hormigón poroso y preferentemente toda la sección va protegida aplicando a la superficie una capa protectora de sellado. La capa consiste preferentemente en resina de vidrio reforzada.

Como una alternativa, la capa exterior del colector puede construirse formando dos láminas de acero separadas en una sección anular para formar un compuesto de acero, por ejemplo, Bi-steel (RTM) el cual puede rellenarse con un material de lastre estructural u hormigón, preferiblemente hormigón de baja densidad. Alternativamente, la capa exterior puede dejarse sin rellenar, por ejemplo, si no se requiere lastre adicional debido al lastre del interior de las secciones del colector. La zona central de las secciones del colector puede rellenarse con lastre o simplemente rellenarse con agua de mar la cual aunque no es atrapada totalmente, funciona adecuadamente para procurar el lastre requerido.

Preferentemente, la flotabilidad del colector es tal que cuando se coloca en el agua flota nivelándose, con alrededor del 60% al 90% de su volumen exterior sumergido. Ventajosamente, el francobordo es inferior a 3 metros, preferentemente 2 metros. Beneficiosamente, la resistencia a la flexión elástica axial del colector es tal que el periodo natural de flexión cuando está a flote se iguala al periodo de la ola incidente, normalmente alrededor de 8 a 10 segundos en el caso de olas predominantes principales típicas, pero esto puede variar según las condiciones específicas del lugar de instalación.

En una disposición alternativa de la presente invención, preferentemente las secciones son de nuevo generalmente cilíndricas. No obstante, en esta disposición, las secciones van dispuestas de tal manera que estén juntas (en lugar de extremo contra extremo) estando dispuestas con el eje de cada sección generalmente paralelo al eje de cada sección adyacente y en ese caso los ejes de las secciones son generalmente perpendiculares al eje del colector en su conjunto. De nuevo, las secciones pueden tener una sección transversal no circular. En esta construcción los conductos van dispuestos preferentemente en la parte superior e inferior de cada sección. De este modo, cuando las secciones pivotan/giran la una con respecto a la otra, las bocas de los conductos se mueven la una hacia la otra de una manera similar a la descrita con anterioridad. En cada sección pueden disponerse cierto número de conductos a lo largo de la longitud axial de la sección. Cada sección puede ir dispuesta para que tenga un centro de gravedad desviado de su centro. Esto puede lograrse disponiendo masa adicional en un lado de la sección o disponiendo flotabilidad adicional en el lado opuesto de la sección. Las secciones van dispuestas preferiblemente de tal manera que el centro de gravedad quede desviado para quedar verticalmente por encima del eje de cada sección cuando se encuentra dentro del agua. De este modo se aumenta el periodo natural de todo el colector. Parte o toda la desviación puede procurarse disponiendo diferente número de conductos en la parte superior que en la parte inferior.

Preferentemente, los cilindros van provistos de extremos generalmente planos lo cual provee a las secciones de las condiciones apropiadas de linealidad y buena captura de olas cuando pasan por el colector. Ventajosamente, la longitud de los cilindros es mayor que el diámetro. Esto proporciona buena estabilidad de transferencia, resistencia y un desplazamiento adecuado.

Las secciones del colector se mantienen preferentemente juntas disponiendo uno o más cables o tendones a lo largo del colector. Los cables se fabrican preferentemente de cabos de poliéster (u otro material apropiado). Los cables van preferentemente tensados en uso para proporcionar una fuerza de compresión longitudinal continua a lo largo de la longitud del colector en un plano que pasa a través del eje neutro. Los cables pueden ser interiores, es decir, que pasen por dentro del armazón exterior del colector a través de cada una de las secciones, o exteriores, es decir, extendiéndose a lo largo del colector libre de las secciones.

Con cables interiores, los cables o cada cable pueden pasar a través de un tubo de cada sección tal como se ha descrito con anterioridad. Entre cada sección y alrededor de cada cable preferentemente va provisto un espaciador con objeto de separar las secciones a la vez que se sigue permitiendo que las mismas giren las unas con respecto a las otras. Los espaciadores se fabrican preferentemente de goma o de polietileno de alta densidad. Los espaciadores pueden formarse ventajosamente de una estructura laminada con arandelas rígidas (preferentemente de acero) colocadas a intervalos regulares dentro del espaciador. Esto proporciona una reacción mejorada a la rotura del espaciador bajo carga elevada. Aunque preferentemente se proveen dos tendones, en ciertas circunstancias puede emplearse un único tendón. En particular, cuando los flujos de las olas provienen simultáneamente de dos direcciones azimutales diferentes, como en mar abierto, es preferible un tendón central.

Con cables exteriores, los cables van unidos a las zonas extremas del colector pero preferentemente van unidos a un punto saliente del colector que manera que exista una separación entre los cables y el lateral de las secciones del colector para evitar deterioro debido al choque del cable con el cuerpo en uso.

En cualquiera de las disposiciones descritas más arriba, los conectores pueden formarse a modo de miembros elásticos comprimibles axialmente identificados aquí como olivas. Preferiblemente, las olivas son preferentemente comprimibles solamente en dirección axial. Preferiblemente, las olivas son inextensibles en dirección radial de tal manera que el diámetro del orificio pasante de la oliva no aumente significativamente debido a la compresión axial o a la presión interior. Esta resistencia a la compresión radial puede proveerse mediante devanados internos de alambre de acero en la superficie interior de los orificios de las olivas. Las olivas se forman preferentemente de un material elástico tal como goma natural o polietileno reforzado.

Los conectores (olivas) preferentemente son de forma generalmente cilíndrica pero con un diámetro que disminuye a partir del centro hacia cada uno de los dos extremos. Así, las dos mitades de la oliva tienen una forma exterior generalmente cónica. Los conductos de las secciones del colector van provistos preferentemente de bocas cónicas formadas correspondientemente en los extremos de cada uno de los conductos para alojar a las olivas.

Preferentemente, el ángulo (con respecto al eje longitudinal) del cono de las bocas es mayor que el ángulo del cono de las olivas para permitir la compresión de las olivas en uso.

Alternativamente, los conectores pueden configurarse de una forma generalmente cilíndrica. En esta construcción, las bocas de los conductos incluyen una porción con un diámetro mayor que el resto del conducto de tal manera que el extremo del colector pueda ser introducido dentro de la porción de diámetro mayor y haga tope contra la cara extrema interior de la cavidad. En esta construcción, también es preferible que el colector sea comprimible solamente en la dirección axial e inextensible en la dirección radial. El conector también puede ir provisto de refuerzo interno para impedir la expansión radial de un modo similar al descrito más arriba. En esta construcción, el conector está formado preferiblemente de goma natural reforzada o polímero reforzado tal como polietileno. El conector puede ir provisto de una pluralidad de discos anulares rígidos de refuerzo, preferentemente fabricados de acero. Estos discos proveen al conector de una estructura laminada para resistir el aplastamiento o la deformación permanente bajo cargas elevadas. Estos miembros de refuerzo pueden proveerse a modo de arandelas lineales esencialmente planas. Alternativamente, las arandelas pueden tener una forma ligeramente cónica similar a una arandela Belleville. Esta disposición permite al conector funcionar de una manera similar a los fuelles con lo cual el
volumen interior se reduce.

Una alternativa adicional para el conector consiste en disponer de una estructura a modo de neumático con los rebordes unidos a secciones adyacentes de tal manera que las mismas se muevan las unas con respecto a las otras, la estructura a modo de neumático puede deformarse para mantener una buena conexión entre las bocas de los conductos.

Una alternativa adicional para los conectores consiste en extender los conductos fuera de la secciones como una extensión corta o tubo corto. Un tubo adicional concéntrico va provisto alrededor de los tubos de extensión alrededor de la zona entre ellos de manera que se solape con cada uno de los tubos de extensión. En el espacio anular entre el tubo exterior y cada uno de los tubos de extensión va provista una junta de estanqueidad para estanqueizar el conector. Cuando las secciones se mueven las unas con respecto a las otras, los tubos de extensión se mueven para acercarse y alejarse los uno de los otros pero permanecen solapados con el tubo exterior a fin de que la estanqueidad se mantenga durante todo el ciclo. Aunque la conexión entre los tubos de extensión se establece preferentemente diametralmente fuera de los tubos de extensión, el tubo exterior podría ser reemplazado por un tubo que se halle diametralmente dentro de los tubos de extensión pero siga estanqueizado en el espacio anular entre el mismo y los tubos de extensión.

En otra alternativa, se ha dispuesto un colector de energía de las olas que comprende: una pluralidad de secciones separadas; y que comprende medios de aplicación de una fuerza de retención a las secciones para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes, caracterizado porque comprende además uno o más conductos en cada sección para comunicación del fluido, en donde una boca de cada conducto va alineada con una boca de un conducto correspondiente de la sección adyacente; uno o más miembros espaciadores comprimibles dispuestos entre secciones adyacentes para resistir dicha fuerza de retención y mantener dichas secciones en dicha configuración separada; y uno o más conectores, provisto cada uno de ellos entre la boca de un conducto y la boca de un conducto correspondiente, estando dispuestos los extremos de los conectores para deslizarse axialmente dentro de las bocas respectivas, en donde los conectores mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido al movimiento de las secciones las unas con respecto a las otras. El conector va dispuesto de manera que se extienda y se deslice axialmente dentro de los conductos en el interior de los cuales se introducen respectivamente sus extremos. En dicha disposición el conector es preferentemente un miembro tubular el cual va montado con posibilidad de deslizamiento con cada extremo en dos conductos opuestos diferentes. El miembro tubular va provisto de porciones estancas para formar un cierre estanco entre cada extremo y el conducto respectivo. El miembro tubular conecta un conducto con otro conducto opuesto para que el fluido fluya a través del mismo de un conducto al otro. Esto proporciona de nuevo un conducto continuo o tubo de bomba a través del cual el fluido a presión se hace pasar por una o más válvulas situadas ya sea en un extremo del colector o a lo largo de su longitud.

El miembro tubular preferiblemente es flexible a lo largo de su longitud para permitir que los conductos de los colectores dejen de ser coaxiales cuando flexionan los unos con respecto a los otros. Los miembros tubulares se forman preferiblemente a partir de goma reforzada o polímero reforzado tal como polietileno. Además, los miembros tubulares pueden ir provistos de devanados internos para resistir la expansión radial del tubo. Alternativamente, los miembros tubulares pueden ir provistos de extremos parcialmente esféricos para asegurar que la estanqueidad se mantiene a la vez que son capaces de girar con respecto a las secciones del colector.

Para sintonizar el colector a la frecuencia natural deseada para igualarla a la de las olas predominantes, el colector en uso se coloca preferiblemente bajo una carga de compresión axial. Esto puede lograrse utilizando uno o más tendones o cables que recorrer el interior del colector y amarrando el cable a los extremos del colector. Luego, el cable puede ponerse bajo una deformación por tracción para aplicar una fuerza a lo largo del eje longitudinal del colector. Preferentemente, la deformación por tracción puede modificarse en uso. Esto permite la sintonización precisa del colector en condiciones meteorológicas variables y permite también que el colector sea desintonizado durante condiciones meteorológicas extremas para reducir la posibilidad de que el colector sea dañado.

Mientras que los colectores pueden tener una sección transversal uniforme y una distribución del peso por todo el colector, es preferible que el colector vaya provisto de una proa y/o popa agrandada. El colector puede ser físicamente más ancho o más profundo así como tener un peso modificado añadiendo peso extra e incluso flotabilidad. La adición de tales secciones de proa o popa mejora el rendimiento del colector, que permite captar más energía a partir que un colector más pequeño. Estas favorecen además la sintonización del dispositivo y pueden contribuir a restringir la absorción de energía bajo condiciones extremas para proteger el dispositivo contra el deterioro.

Los colectores proporcionan una salida de fluido a presión a partir de los conductos de la bomba. Esto puede emplearse para accionar una turbina para generar electricidad. La turbina empleada es preferentemente una turbina Pelton. Las válvulas de control de flujo van dispuestas preferentemente para ser controlables para mantener la salida de energía al generador durante todo el ciclo de la ola y también durante períodos de actividad de la ola de más calma y más tempestuosos. Esta disposición contribuye también a mantener una contra presión apropiada en los cabezales para permitir a los conductos de la bomba funcionar eficientemente y a la frecuencia sintonizada predeterminada. Si la contra presión es incorrecta, la fuerza entre la secciones no será correcta y la frecuencia de resonancia del dispositivo será cambiada. Esto afectará a la estabilidad del colector así como a su capacidad de captación de energía de las olas eficientemente. El control de flujo es preferiblemente automático, siendo sensible a la cantidad de alimentación procedente del cabezal de la bomba. Para detectar la presión en el conducto de alimentación y controlar el obturador de lanza de la turbina Pelton para ajustar automáticamente el flujo y en consecuencia la velocidad del chorro, si es incorrecto debido a una variación del flujo procedente de las bombas del
colector.

Los conductos van conectados preferiblemente a un cabezal a través de válvulas de paso único las cuales permiten pasar al fluido desde una pluralidad de conductos y conectores hacia el cabezal cuando la presión en los mismos excede a la del cabezal. Preferentemente, el cabezal se mantiene a una presión que oscila entre 30 y 100 bar y más preferiblemente en exceso de 50 bar. El cabezal va provisto además de una salida para suministrar fluido a alta presión para ser utilizado según se requiera, por ejemplo, para alimentar una turbina de un generador o una planta de desalinización o inyectar agua de mar dosificada en pozos petrolíferos acabados en el fondo del mar.

La salida del cabezal puede conectarse a un acumulador. Esto permite igualar la medida variable del caudal producido por los conductos de la bomba para suministrar una presión y un flujo más constantes desde el colector. El acumulador puede proveerse mediante una longitud de tubo, unida a la salida del colector, conteniendo un volumen de aire. El conducto es preferiblemente un tubo de acero con una bolsa de aire interna de goma. El conducto puede comprender también una envoltura de hormigón para actuar como lastre para mantener al acumulador sobre el lecho del mar y proteger además al conducto acumulador.

Para proporcionar un sistema altamente eficiente, el colector requiere flotabilidad, un diámetro suficientemente grande y un desplazamiento suficiente para convertir la energía de las olas en una corriente de fluido a alta presión. La longitud del colector es preferentemente más de la mitad de la longitud de una ola de las olas predominantes. Preferentemente, la longitud se selecciona para que sea menor que la longitud de ola de las olas predominantes. Además, el colector va dispuesto preferiblemente para que tenga una resistencia y rigidez adecuadas para asegurar que las ondulaciones de flexión, elásticas dentro del mismo viajen a la velocidad de las olas incidentes. El colector no dispuesto preferiblemente para flexionar solamente en un plano vertical.

Seleccionando la longitud del colector según el caso y también la carga de compresión aplicada a lo largo de la longitud del colector, el colector puede sintonizarse con respecto a la frecuencia de la ola predominante. De este modo el colector se acopla a las olas con objeto de extraer la máxima cantidad de energía de las olas que pasan por el colector.

Dado que el colector no requiere referencia fija, el mismo es capaz de funcionar tanto en lugares separados de la costa como en lugares costeros. Resulta particularmente conveniente el colocar los colectores en aguas poco profundas cerca de la costa como por ejemplo hasta una profundidad de alrededor 50 metros. Esto permite que el fluido a alta presión generado por el colector sea transportado de nuevo mediante una canalización a una instalación física de la costa donde el equipo requerido para utilizar el fluido a presión está emplazado más convenientemente. Esto permite además la movilización de mayores deformaciones por flexión y desplazamientos de fluido bombeado que surgen de las longitudes de olas reducidas y amplitudes de olas aumentadas a unos flujos de energía de las olas dados en aguas poco profundas. Esto permite claramente una mayor salida de fluido bombeado para un flujo de olas dado cuando se comparan con lugares separados de la costa.

Adicionalmente, el colector puede ser empleado en una configuración vertical captando energía de la acción del oleaje cuando las olas pasan por encima del mismo. Esto resulta particularmente útil en el caso de aplicaciones alejadas de costa.

La presente invención supera los problemas anteriores proporcionando una estructura de bajo costo que requiere poco mantenimiento pero, cuando lo requiere, dicho mantenimiento puede ser llevado a cabo fácilmente debido a la simplicidad de la estructura. Además, montando el equipo generador o procesador lejos del colector, ya sea en la costa o sobre una estructura fija separada, la complejidad de la estructura del colector se reduce al mínimo. Esto asegura menos probabilidades de mal funcionamiento y menos mantenimiento. Junto con esto, la estructura de la presente invención es capaz de captar eficientemente la energía de las olas presentada a la misma. El resultado neto de esto es que el colector de la presente invención es capaz de suministrar energía continuamente (suponiendo que las olas estén presentes) a un costo que se compara favorablemente con tipos tradicionales de generación de energía.

Ahora se describirá la presente invención con más detalle a modo de ejemplos específicos con referencia a los dibujos que se acompañan en los cuales:

La Fig.1 muestra una representación esquemática de un colector sobre la superficie de una capa de agua;

La Fig. 2 muestra una vista esquemática de la presente invención;

La Fig. 3 muestra una vista en sección transversal esquemática a través de la construcción mostrada en la Fig. 2;

La Fig. 4A muestra una vista aumentada de una oliva (configuración)de la construcción de la Figura 2 cuando la oliva se encuentra en la situación de no comprimida;

La Figura 4B muestra una vista aumentada de una oliva de la construcción de la Figura 2 cuando las caras de las secciones están juntas sí y la oliva se encuentra bajo compresión;

Las Figuras 5A y 5B muestran vistas en sección transversal y lateral de la presente invención mostrando claramente los cilindros de flotabilidad empleados para procurar flotabilidad al colector;

La Figura 6 muestra una construcción modificada de la presente invención;

Las Figuras 7A-7C muestran vistas de la construcción mostrada en la Figura 6;

La Figura 8A es una vista de una disposición alternativa de la presente invención;

La Figura 8B es una sección transversal parcial a lo largo de A-A de la Figura 8A;

La Figura 8C es una vista parcial en perspectiva del colector mostrado en la Figura 8A;

La Figura 9A muestra una vista esquemática de un segundo aspecto de la presente invención;

La Figura 9B muestra una vista aumentada el extremo de un miembro tubular de la construcción de la Figura 9A;

La Figura 9C muestra otra vista aumentada de la junta de estanqueidad sobre un miembro tubular de la construcción de la Figura 9A;

Las Figuras 10A-10C muestran un ejemplo de un miembro en forma de neumático utilizable en otra modificación de la invención;

La Figura 11 muestra una aplicación del miembro en forma de neumático de la Figura 10;

La Figura 12 muestra una aplicación alternativa del miembro en forma de neumático de la Figura 10;

la Figura 13 muestra una segunda realización de la presente invención;

La Figura 14 muestra una representación esquemática de una sección según la segunda realización;

La Figura 15 muestra una vista aumentada de los conectores y conductos montados exteriormente tal como se aplican en una construcción de la segunda realización;

La Figura 16 es una vista en perspectiva de un conector;

La Figura 17A es una sección transversal a través del conector de la figura 16;

La Figura 17B es una vista frontal del conector de la figura 16;

La figura 18A es una sección transversal a través de un conector alternativo;

La Figura 18B es una vista frontal del conector de la figura 18A;

La Figura 19 muestra una vista en perspectiva de un colector que presenta secciones de proa y popa modificadas;

La Figura 20 muestra una vista en perspectiva de otro conector alternativo que presenta secciones de proa y popa modificadas;

La Figura 20A muestra una vista en detalle de los conectores del colector de la figura 20;

La Figura 21 muestra una vista esquemática de una turbina Pelton para su uso con la presente invención; y

La Figura 22 muestra una vista en detalle de un obturador de lanza utilizado con la turbina Pelton.

La presente invención, proporciona una estructura de haz flexible flotante formada por una pluralidad de secciones comprendiendo cada una uno o más conductos. La estructura del colector formada de esta forma se hace flotar sobre la superficie del mar de tal manera que a medida que las olas pasan por el colector, las diversas secciones se mueven las unas con respecto a las otras, variando la distancia entre los conductos provistos sobre las mismas. Disponiendo conectores apropiados entre cada una de las secciones esta variación de la distancia entre las secciones puede ser empleada para variar la longitud total de un conducto definido por los conectores y otros canales de las respectivas secciones causando un aumento o una reducción de la presión de un fluido contenido en su interior. A medida que las olas pasan repetidamente por la estructura del colector, la estructura flexiona en una dirección y luego en otra produciendo dicho cambio repetido de longitud para proporcionar una acción de bombeo. Esta acción de bombeo se utiliza para procurar una fuente de fluido a presión el cuál puede ser utilizado después, por ejemplo para la generación de energía. Esto puede hacerse alimentando el fluido a alta presión dentro de una turbina, tal como una turbina de rueda Pelton, para proporcionar energía mecánica la cuál puede ser utilizada a su vez para accionar un generador para proporcionar energía eléctrica. Alternativamente, el fluido a presión puede emplearse para otros fines dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, el agua de mar a presión puede ser empleada en un proceso de desalinización de membrana permeable para suministrar agua dulce. Además, el agua de mar a presión puede ser empleada en la extracción de petróleo para bombeo hacia el interior de los pozos petrolíferos para reemplazar y desalojar el petróleo de las rocas petrolíferas.

A continuación se describirán diversas disposiciones de la presente invención. Si bien dichas disposiciones operan de una manera similar, la disposición y construcción de las secciones es diferente.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un colector 1 que flota sobre la superficie del mar 2. A modo de referencia se muestra el fondo 3.

El colector está formado por cierto número de secciones de gran diámetro dispuestas por los extremos para formar un cuerpo alargado comprimido en forma de espina dorsal. En la disposición mostrada, las secciones son de sección transversal circular pero las mismas pueden ser de otras formas tales como en forma de una D o de forma rectangular. El cuerpo cilíndrico va dispuesto para flotar en la superficie del mar o del lago y va amarrado para mantenerse en posición. El colector va dispuesto de tal manera que su eje se halle en general perpendicular al frente de la ola de tal manera que el cuerpo oscile con la ola, haciendo flexionar al mismo. Los conectores entre cada una de las secciones proporcionando uno o más conductos de bomba continuos que transcurren a largo del colector. La flexión del cuerpo colector hace aumentar o disminuir repetidamente la longitud de la pluralidad de conductos de bomba. Esto hace que la longitud axial de cada uno de los conductos de bomba varíe cíclicamente. Los conductos son llenados con un fluido hidráulico, normalmente agua de mar, y las variaciones de longitud y por consiguiente el volumen de los conductos actúa a modo de una bomba para producir un flujo de fluido a presión.

La figura 2 muestra una vista más detallada de un colector 1 a modo de ejemplo. Las secciones del colector están formadas a modo de estructuras huecas las cuales van lastradas al menos parcialmente, preferentemente de manera que del 60% al 90% del área de la sección transversal quede sumergido. El interior de las secciones del colector normalmente va sellado si bien los mismos pueden ser inundados con agua de mar.

A fin de obtener la máxima energía posible de una ola, el colector necesita ser sintonizado de manera que su frecuencia de flexión de resonancia propia corresponda a la de las olas incidentes. Claramente la frecuencia y la amplitud de las olas en la superficie del agua variarán según las condiciones reinantes y será necesario seleccionar una frecuencia resonante para el colector, cuya frecuencia se halle dentro de la gama de frecuencias de olas que se produzcan en el lugar en el que el colector vaya a ser desplegado. Para "sintonizar" el colector a la frecuencia apropiada, el cuerpo completo del colector se pone bajo una carga de compresión. Dicha carga de compresión se provee mediante uno o más cables 105, dos se muestran en la figura 2, conectados a los dos extremos del colector. Los cables van tensados para atraer los extremos del colector el uno hacia el otro para comprimir el cuerpo del colector en la dirección axial. Seleccionando la tensión de los cables apropiadamente puede determinarse la fuerza de compresión a lo largo del cuerpo del colector y de ese modo el colector puede ser sintonizado. Las cargas de compresión aplicadas son soportadas por los topes que se encuentran entre las secciones. Los topes pueden ser los propios conectores y/o miembros independientes. Por consiguiente las secciones van sujetas la una contra la otra bajo una carga de compresión. En consecuencia para mantener las secciones juntas no es necesaria bisagra alguna ni ningún otro accesorio. Esto significa además que utilizando topes elásticos para mantener separadas las secciones, toda la estructura es menos rígida y por lo tanto más capaz de resistir condiciones extremas lo cual es un factor importante en estructuras expuestas permanentemente al agua del mar. La compresión proporcionada por los cables causa y tiende a inducir a la flexión del haz. En condiciones de calma, el colector permanece recto pero cuando las olas están pasando por el colector, la tendencia a la flexión contribuye a aumentar al máximo la flexión del colector. Cuanto mayor es la flexión del colector, más flexionada es cada sección con respecto a su sección colindante y por lo tanto a medida que pasa la ola el esfuerzo produce más fluido bombeado.

La figura 2 muestra parte de un colector 101 que está formado a partir de una pluralidad de secciones rígidas 102 las cuales van separadas mediante espaciadores flexibles 103 y conectores 106, identificados como olivas. Tal como se muestra en la Figura 2, cada sección está formada por un cuerpo esencialmente cilíndrico provisto de conductos 104 en el interior de cada cuerpo. Las secciones cilíndricas van dispuestas preferentemente de tal modo que su longitud sea menor que su diámetro de manera que tenga una forma semejante a un disco. Esto proporciona un mayor desplazamiento para una longitud de sección dada.

La sección de la Figura 2 puede formarse a partir de una pared de hormigón exterior delgada la cual está formada por hormigón fundido centrífugamente. Las paredes exteriores de hormigón son relativamente delgadas y preferiblemente envueltas posteriormente con alambre de acero bajo tensión. Esto mantiene una fuerza de compresión radial continua en las secciones de hormigón. En el interior de cada sección se han provisto uno o más polímeros, por ejemplo, polietileno de alta densidad (PEAD), cilindros flotantes 108 que tienen los extremos cerrados. Las Figuras 5A y 5B muestran vistas en sección transversal y lateral respectivamente de dicha estructura. El espacio restante del interior de las secciones permite que los conductos sean introducidos. A continuación los conductos son embebidos en más hormigón con objeto de proporcionar una estructura esencialmente unitaria. En una construcción alternativa, las secciones pueden formarse con una pared exterior anular, con conductos embebidos en la misma. Los tubos para los cables tendones puede ser o bien embebidos también en la misma o pasar a través por la parte central de la sección.

Tal como se muestra en la Figura 2, las secciones van provistas preferiblemente de cuatro conductos dispuestos alrededor de las secciones del colector 102. Los conductos 104 van situados preferiblemente cerca de la periferia exterior de las secciones con objeto de utilizar el máximo desplazamiento entre las secciones cuando pasa una ola por el colector. En funcionamiento, los conductos estarán trabajando a presiones relativamente altas y es importante que la expansión radial de los cilindros se restrinja con objeto de aumentar al máximo el rendimiento hidromecánico del colector. Por consiguiente, los conductos se fabrican preferentemente de acero. Dicho colector acoplado con los conductos embebidos en hormigón contribuye a proporcionar buena resistencia a la expansión radial de los cilindros.

Tal como se ha indicado con anterioridad, el colector está formado por una pluralidad de secciones las cuales se mantienen juntas longitudinalmente con un par de cables o tendones 105. Los tendones 105 se pasan a través de cada una de las secciones y se postensan con objeto de mantener las secciones firmemente unidades y además sintonizar el colector según la longitud de ola de las olas predominantes. Los tendones se colocan simétricamente sobre un plano a través del eje neutro del colector pero separado hacia la periferia de la sección 102. Alrededor de los tendones entre cada una de las secciones van provistos uno o más espaciadores 103 de acero laminado con PEAD con objeto de separar las secciones. Dichos espaciadores, junto con los conectores entre las secciones actúan como los topes para mantener separadas las secciones bajo la carga aplicada por los cables tensados. Normalmente las secciones pueden estar separadas hasta 1 metro. Por lo tanto los espaciadores 103 son preferentemente laminados con arandelas de acero. La estructura laminada de los espaciadores contribuye a mantener su integridad bajo cargas extremas de funcionamiento del colector. Cuando el colector es flotado en el agua se dispone preferentemente de manera que los dos tendones queden en un plano horizontal, al tiempo que siguen estando limitados en cuanto a flexión en un plano horizontal.

El colector, va provisto de válvulas (no mostradas) para recoger el fluido a presión, producido por los conductos de bomba, en un cabezal. Cuando el colector flexiona, algunos de los conductos de bomba se comprimen y el fluido que se encuentra dentro de los mismos sufre un aumento de presión. Cuando la presión aumenta por encima de la presión en el cabezal, las válvulas se abren y se descarga fluido hacia el interior del cabezal. Como el colector pandea en la dirección opuesta, la presión en esos conductos de bomba cae y se abren una válvula de entrada retrocediendo fluido hacia los conductos de la bomba para reemplazar al fluido expelido durante el ciclo de bombeo. Este proceso continua repetidamente en cada uno de los conductos de bomba cuando las olas pasan por el colector.

Normalmente, los extremos del colector van provistos de un miembro soporte tal como una araña para procurar una conexión para tensar cables, amarras y conducto de salida.

Dado que el flujo generado por cada una de las bombas tubulares no será constante, también habrá una fluctuación en la cantidad de flujo generada por el colector. Esta variación en la cantidad de fluido hidráulico generada durante todo el ciclo producirá una variación de la presión en el cabezal y por consiguiente en la presión generada por el colector. Cuando el fluido a presión está siendo utilizado para accionar un generador eléctrico u otro equipo que requiera un flujo y una presión constantes, entonces cualquier variación de la presión resulta desventajosa. Aunque pueden utilizarse sistemas electrónicos para filtrar las variaciones en la tensión generada por un generador para superar la variación en la presión de alimentación, los mismos no pueden acumular energía y normalmente son caros de adquirir y de mantener.

La salida del cabezal de alta presión puede conectarse a un acumulador (no mostrado) para igualar variaciones de la presión generada en el cabezal. Efectivamente el acumulador es un volumen lleno de aire, en virtud de que siendo el aire un material comprimible, actúa como un depósito para recibir fluido a presión cuando está siendo suministrado por los conductos de bomba y mantiene el flujo al equipo generador, o similar, con los conductos de bomba no están suministrando fluido a presión. Esto asegura que la presión de salida del colector se mantenga a un nivel esencialmente constante. El acumulador va dispuesto convenientemente mediante una longitud de conducto de acero conectada a la salida principal de alta presión del cabezal. El conducto se escoge de manera que tenga longitud y diámetro interior suficientes para proporcionar un volumen según el flujo del fluido generado por el colector.

Pueden adoptarse medios adicionales para compensar tanto las variaciones de gran duración como las variaciones transitorias de la presión generada por la bomba. Un método consiste en controlar la alimentación de fluido a presión a la turbina empleada para accionar el generador eléctrico. Este se describe a continuación con mayor detalle.

En esa realización, el diseño tiene preferentemente veinte o más secciones individuales las cuales se hallan dentro de la gama de 5 a 8 metros de diámetro y más preferentemente alrededor de 6,5 metros de diámetro. La longitud es preferiblemente menor que el diámetro de las secciones y habitualmente se halla dentro de la gama de 3 a 6 metros. Idealmente, las secciones son de alrededor de 4 metros de longitud.

Naturalmente, en un medio ambiente distinto o con exigencias diferentes pueden ser posibles combinaciones distintas.

Cuando las bombas están llenas de agua, el equilibrio de la masa de hormigón y la flotabilidad interna es tal que el colector en su conjunto flota en el agua de tal manera que del 60% al 90% del volumen exterior está sumergido. También se dispone para qué la resistencia a la flexión elástica axial sea relativamente pequeña de manera que el periodo natural de oscilación de la flexión esté dentro del espacio de 7 a 12 segundos, adaptando el periodo de las olas incidentes y evitando así la necesidad de acción de apuntalamiento longitudinal adicional. Naturalmente, éste puede ser modificado según períodos de olas incidentes diferentes cuando el colector está situado en lugares distintos con condiciones predominantes diferentes. El periodo natural del colector a flote es gobernado, no solamente por su distribución de flotabilidad, sino también por la rigidez a la flexión elástica agregada en la dirección axial y la masa, que incluye la masa de agua retenida. Así, reduciendo la rigidez a la flexión aumenta el periodo natural. Esto puede lograrse aplicando una carga a través de los tendones longitudinales unidos entre los extremos del colector.

La disposición de la presente invención resulta ventajosa por qué cuando secciones adyacentes alcanzan el límite de desplazamiento de compresión por flexión, por ejemplo durante las grandes olas de una tormenta, los conectores proporcionan progresivamente mayor resistencia a otro movimiento en virtud de su compresión volumétrica y con ello impiden el contacto de choque entre las secciones. Esto evita la necesidad de protección adicional, tal como topes o parachoques o permitiendo separación adicional, para impedir el contacto entre las secciones. Esto evita claramente el daño potencial de las secciones causado por impacto. Además, los conectores actúan para proporcionar una función de resorte que compensa la deformación por compresión aplicada por el cable y estabiliza la estructura total. Esto contribuye además a la sintonización del colector.

En una alternativa de la construcción descrita con anterioridad, en lugar de utilizar cilindros o cavidades flotantes de PEAD, las secciones individuales pueden formarse homogéneamente rellenando completamente el interior de la sección, excepto los conductos que utilizan un hormigón poroso (u otro material de baja densidad) de una densidad relativa baja de alrededor de 0,47. El hormigón poroso de este tipo emplearía, por ejemplo arena y cemento Portland con una adición de mezcla pobre de polvo de aluminio. Esta mezcla, con adición controlada de agua caliente, induciría la expansión del hormigón debida a la generación de pequeños poros cerrados distribuidos uniformemente causados por la reacción entre el cemento y el aluminio para generar tanto hidrógeno como vapor. Además, el calor de la reacción complementaría la temperatura de la mezcla y mejoraría la resistencia de curado. Dicha temperatura aumentada se mantendría también durante la curación mediante la conductividad térmica reducida del hormigón aireado permitiendo que la temperatura se mantenga hasta que el hormigón se haya curado.

Este proceso daría como resultado cierta contracción térmica con respecto a la capa exterior de hormigón densa durante el enfriamiento final e induciría a esfuerzo residual de tracción en el interior. Este esfuerzo seria insuficiente para causar el agrietamiento del hormigón poroso debido a que el mismo tiene un coeficiente de elasticidad bajo pero sería suficiente para exponer a la capa exterior de hormigón a compresión circunferencial. Dicha compresión permitiría prescindir del devanado exterior de alambre de acero tensado, proporcionando un ahorro considerable en el coste total del colector. Las caras extremas de las secciones van protegidas preferentemente por un recubrimiento para impedir la entrada de agua de mar cuando están a flote y además protegerlas estructuralmente. Dicho recubrimiento puede estar formado por resina reforzada la cual tendría también la ventaja de proteger la capa exterior de hormigón denso contra el agrietamiento local y deterioro.

Durante la construcción, el hormigón poroso es agregado preferentemente en el interior de la capa de hormigón denso utilizando un proceso de moldeo centrífugo. La capa exterior de hormigón denso dispondría de placas extremas puestas encima para definir el espacio interior. Los conductos y anillos a través de los cuales pasan los cables tendones se sostendrían en su posición exacta y a continuación se introduciría hormigón alrededor de los mismos. Todo el dispositivo se giraría para asegurar la distribución del hormigón alrededor de la circunferencia de la sección. Tras un periodo de curación inicial, las placas extremas podrían retirarse del molde, normalmente al cabo de pocas horas y tras la curación posterior puede retirarse la parte exterior cilíndrica del molde.

Para la construcción del colector se ha provisto otra alternativa formando la pared exterior empleando una estructura de un compuesto, tal como "Bi-steel". Dicha estructura comprendería un par de placas de acero retenida en una configuración separada mediante una serie de barras transversales para formar paneles huecos. A continuación estos paneles van unidos entre ellos para formar la pared exterior anular de la sección. Naturalmente cada sección puede formarse a partir de un único panel formado empleando placas de acero cilíndricas. A continuación estos paneles se ponen en posición y pueden ser rellenados con hormigón, preferentemente con hormigón de baja densidad. De este modo las porciones de acero de la construcción proporcionan resistencia a deformaciones por tracción mientras que el rellenado interior con hormigón proporciona resistencia a las cargas de compresión. La Figura 6 muestra una construcción formada de este modo. La pared exterior del colector está formada por un sándwich de dos placas de acero 301 y 302 separadas por una pluralidad de barras con un rellenado de hormigón 303 entre las mismas. Esta disposición proporciona una estructura muy fiable a la vez de fuerte y fácilmente construida. Alternativamente, los paneles pueden ser llenados con lastre en lugar de hormigón.

La Figura 6 muestra también construcciones alternativas de las partes internas del colector de la presente invención en las cuales los conductos 104 se mantienen en su sitio mediante unas placas 304. Los conductos 104 van provistos de un extremo 105 divergente dentro del cual se introducen las olivas 106. También van dispuestos tubos 305 para los tendones de acero (no mostrados). La Figura 7C muestra una vista frontal de la construcción mostrada en la Figura 6. Las Figuras 7A y 7B muestran secciones transversales a través de dicha construcción.

A continuación se describe una construcción alternativa de un colector según la presente invención. Esta construcción se realiza de manera similar de cierto número de secciones de diámetro grande dispuestas una junto a otra para formar un cuerpo colector alargado. El colector va dispuesto para flotar sobre la superficie del mar o de un lago de tal manera que quede parcialmente sumergido. Preferentemente, las secciones están sumergidas al 50%.

La Figura 13 muestra una representación de dicho colector 401 flotando sobre la superficie del mar 2. El colector está formado de una pluralidad de secciones 402 las cuales generalmente son cilíndricas. Las secciones 402 van dispuestas con sus ejes generalmente paralelos a los ejes de las secciones adyacentes. Cada sección está unida con posibilidad de giro a la sección adyacente de tal manera que las mismas puedan pivotar o girar las unas con respecto a las otras. De esta forma los conductos 404 montados en cada sección se hacen mover para acercarse o alearse del correspondiente conducto de las secciones adyacentes (ver figura 15). A medida que las bocas de los conductos se acercan mutuamente, los conectores 406 provistos entre las bocas de los correspondientes conductos, en la disposición mostrada, son comprimidos axialmente. De este modo se reduce la longitud total y los medios de conexión. Los conectores 406 van dispuestos de tal manera que el aumento de la presión interna no produce expansión radial de los medios de conexión. De este modo, el volumen total de los conductos y los medios de conexión se reducen produciendo un aumento de presión en el fluido contenido en su interior. Este fluido a presión puede ser extraído después para ser utilizado en trabajo útil.

Si bien la figura 13 muestra solamente un único conducto provisto en cada sección, se considera que pueden ir provistos dos o más conductos en cualquiera o en ambas de las partes superior e inferior de cada una de las secciones.

Un aspecto importante de la presente intención es disponer el colector para que tenga una frecuencia sintonizada con la frecuencia de la ola incidente. En la primera disposición descrita, esto se logra principalmente modificando la tensión aplicada al colector utilizando los cables tendones. No obstante, con esta disposición, que sintoniza en separación en lugar de en altura permite a la estructura prescindir de la necesidad de tener que aplicar tensión longitudinal auxiliar. El colector puede sintonizarse asimismo disponiendo el centro de gravedad de cada sección fuera del centro de la sección. Esto se logra preferentemente disponiendo una masa 460 (ver figura 14) fuera del centro de la sección, la cual por otra parte es generalmente uniforme. Esta masa puede disponerse en cualquiera de los modos. Por ejemplo, podría lograrse masa desplazaba adicional proporcionando un número diferente de conductos en la parte superior que en la parte inferior de las secciones del colector. Alternativamente, puede disponerse lastre en la parte superior de la sección. Se observará que la disposición de esta masa superior tiene un efecto inestabilizante sobre las secciones el cual tiene el efecto de aumentar el periodo natural de todo el colector.

Cuando está a flote, preferiblemente a media profundidad, las condiciones hidrodinámicas de linealidad y buena captura pueden cumplirse proporcionando a los cilindros extremos relativamente planos. Además, asegurándose de que las secciones son más largas que su diámetro, las secciones tienen buena estabilidad transversal, resistencia y desplazamiento apropiados.

Las secciones pueden mantenerse juntas de diversos modos, aunque es preferible que un par de cables longitudinales ligeros que pasan a lo largo del colector mantenga al conjunto en una pieza. En esa realización, no se requiere que los cables sintonicen la estructura y por tanto la tensión en los mismos puede ser considerablemente menor que en la primera realización. Esto permite que los cables sean más pequeños y más ligeros y disminuye la complejidad, el coste y el mantenimiento. No obstante, si bien no es preciso que los cables sintonicen el colector, sin embargo aún es posible proporcionar cierta sintonización al colector utilizando los cables. No obstante, aún así, esto requeriría tensiones de los cables considerablemente menores que en la construcción de la primera disposición.

Con esta construcción, el colector puede flexionar en un plano horizontal así como en un plano vertical y esto puede proporcionar energía adicional.

Las secciones pueden formarse de manera relativamente económica como estructuras de hormigón. Los cilindros pueden ser fundidos por centrifugación para formar la pared circunferencial principal del cilindro. Luego, cuando la estructura principal se ha formado, los dos extremos pueden fundirse como miembros planos sin necesidad alguna de armazón soporte. Para proporcionar resistencia a las secciones, pueden aplicarse cables de postensión al exterior de la estructura en una disposición en espiral. Los extremos planos de la secciones serían poscomprimidos intrínsecamente sin cables extras. El diámetro exterior es preferiblemente de alrededor de 5 metros y las sesiones son preferentemente de alrededor de 7 metros de longitud. El espesor de las paredes circunferenciales es preferiblemente de alrededor de 0,3 metros y el espesor de las secciones extremas es preferiblemente de alrededor de 0,5 metros.

A continuación se describirá la disposición de los conductos y los medios de conexión en relación con las dos disposiciones descritas con anterioridad. Los conectores pueden ser de dos tipos distintos. El primer tipo utiliza conectores comprimibles los cuales están firmemente soportados en una boca de los conductos. A medida que las secciones se desplazan, el conducto de bomba se reduce reduciendo la longitud y en consecuencia el volumen del conector. El segundo tipo de conector no necesita ser comprimible porque el mismo se desliza libremente dentro de la boca de los conductos. Así, cuando las secciones se mueven las unas con respecto a las otras, el conector se desliza en el interior del conducto. Esto tiene el mismo efecto de reducir la longitud total del conducto de bomba sin que el conector cambie en absoluto de forma. En ambos tipos, la función importante es permitir que las secciones se muevan las unas hacia las otras y reduzcan la longitud del conducto de bomba sin desperdiciar nada de la reducción volumétrica al permitir la expansión radial del conducto de bomba, particularmente en los conectores.

En el primer tipo, los conductos en cada una de las secciones van dispuestos coaxialmente con los de las secciones adyacentes de tal manera que se forme un conducto de bomba continuo a lo largo del colector a través de los conductos y las olivas de conexión. En cada extremo de los conductos se ha provisto una sección cónica tal que el diámetro del conducto aumenta hacia su extremo para definir una boca 107. Las bocas de los conductos de las secciones enfrentadas definen una cavidad en la cual se introduce una oliva 106, 406 tal como se muestra en las Figuras 3 y 15.

Las olivas 106, 406 se fabrican de goma reforzada o polímero reforzado, por ejemplo, polietileno. Son generalmente cilíndricas pero su diámetro se reduce desde una porción central hacia los extremos. Las mismas van provistas de un orificio esencialmente cilíndrico central pasante. Las olivas contienen un devanado interior de alambre de acero 110 tal como se muestra en la Figura 4A. Estos devanados 110 van dispuestos alrededor de la superficie interna 111 del orificio cilíndrico central a través de las olivas. Estos devanados proporcionan una disposición que permite una compresión axial elástica considerable pero limitan enormemente cualquier expansión radial de los orificios. Tal como se ha indicado más arriba, la expansión radial de los conductos y de las olivas intermedias conduce a ineficiencias termodinámicas.

En la Figura 4A, el ángulo de inclinación A de la superficie exterior con respecto al eje longitudinal de la oliva es menor que el ángulo de las porciones cónicas divergentes de las bocas de los conductos en las secciones del colector. De este modo cuando las olivas se introducen inicialmente en la cavidad formada entre las bocas de los cilindros de secciones opuestas, entre la superficie interior de la boca de los conductos y la superficie exterior de la oliva queda una holgura 112. Cuando las secciones del colector se mueven más próximas entre ellas tal como se muestra en la Figura 4B debido a la acción de la ola, las olivas se comprimen axialmente de manera que las mismas se deforman, tal como se muestra en la Figura 4B. La holgura 112 provista entre las bocas de los conductos y las olivas proporcionan una zona dentro de la cual la parte exterior de las olivas puede expandirse radialmente a medida que son comprimidas. No obstante, tal como se ha indicado más arriba el diámetro del orificio interno se mantiene esencialmente constante debido a los devanados 110.

En funcionamiento, el colector se coloca en al agua y parcialmente sumergido. Cuando una ola pasa por el colector, el colector tiende a arquearse a lo largo de su eje longitudinal haciendo variar la holgura entre secciones. Cuando el colector se arquea en una dirección, la holgura entre las secciones del colector se estrecha por un lado y se ensancha por el otro lado. Luego, cuando el colector se arquea en la dirección opuesta, las secciones flexionan en la dirección opuesta las unas con respecto a las otras de tal manera que las olivas comprimidas se relajan y las olivas anteriormente relajadas se comprimen. Esta compresión y relajación rítmicas de las olivas produce una disminución y un aumento cíclicos de la longitud axial de las olivas. Tal como se muestra en la Figura 4B, cuando las caras opuestas de las secciones se mueven juntas, la oliva se deforma y se reduce en longitud. No obstante, tal como se ha indicado más arriba, los devanados internos de alambre de acero impiden la expansión radial del orificio de la oliva siendo así que el volumen del orificio interno de la oliva se reduce. Esta reducción de volumen del orificio produce una reducción en el volumen total del conducto de bomba definido por los conductos y olivas y presiona el fluido contenido en los mismos. Después, este fluido a presión puede ser sangrado y utilizado.

Las olivas son precomprimidas axialmente de tal manera que cuando las secciones se separan las olivas mantienen una buena estanqueidad con las bocas de los conductos. Las olivas pueden ser unidas 408 estando en posición. Si bien más arriba se ha descrito un ejemplo específico de la forma de las olivas, ésta no es la única forma que podría utilizarse. Por ejemplo, la invención podría aplicarse del mismo modo a olivas que tuvieran una forma exterior cilíndrica con una ranura cilíndrica apropiada dentro de la cual podrían introducirse en las secciones.

En una construcción alternativa 80 (ver Figuras 8A y 8B), las olivas son reemplazadas por miembros de conexión 82 los cuales son esencialmente conductos cilíndricos. Las bocas 81 de las secciones se forman en el extremo de cada conducto 104 como una sección de mayor diámetro en el extremo del conducto. El miembro de conexión cilíndrico se introduce en la porción de mayor diámetro hasta que su extremo topa contra el labio 83 donde el diámetro del conducto se reduce. De esta forma el cilindro se mantiene en contacto íntimo con las secciones. Cuando las secciones se mueven la una hacia la otra, el miembro de conexión es comprimido axialmente casi del mismo modo que las olivas descritas con anterioridad. Los miembros de conexión se construyen de tal manera que su diámetro interior no se expanda bajo presión de tal manera que su longitud axial aumente, su volumen interno se reduzca y el fluido contenido en su interior se comprima. Dicha resistencia también puede proveerse mediante refuerzo con alambre tal como se ha descrito más arriba.

Los conductos cilíndricos 82 van dispuestos con una pluralidad de placas de acero 84 en forma de discos anulares embebidos en una goma reforzada o cuerpo polimétrico 85. Los discos contribuyen a reforzar el conducto contra deformación o rotura en uso. Si bien las placas se muestran como planas en la Figura 8B, después pueden ser de forma ligeramente cónica.

En una modificación adicional, las olivas o miembros de conexión son reemplazados por una o más estructuras 100 semejantes a neumáticos tal como se muestra en las Figuras 10A a 10C. En esta disposición las bocas de los conductos a través de las secciones 102 se conectarían mediante un neumático o una pluralidad de neumáticos dispuestos juntos. Las figuras 10A a 10C muestran un neumático típico de alta presión, tal como un neumático de avión, el cual puede resistir las altas presiones ejercidas por el colector. La figura 11 muestra un ejemplo de un sistema que utiliza un neumático. En esta construcción, el neumático es comprimido entre las secciones cuando se mueven las unas hacia las otras. Esto hace que el volumen del neumático se reduzca y el fluido a presión sea bombeado hacia los conductos. Alternativamente, los bordes del neumático pueden ir unidos indirectamente al lateral de las secciones alrededor de cada conducto para formar un cierre estanco entre ellos. De manera similar, cuando se utiliza más de un neumático, los bordes de neumáticos adyacentes van unidos a sus colindantes para formar un cierre estanco, ver Figura 12. De este modo la pluralidad de neumáticos actúa como un tipo de fuelle de tal manera que las secciones se mueven juntas, el fluido es forzado fuera del cuerpo de los neumáticos bajo presión. Aún que en la descripción anterior, se ha hecho referencia a los neumáticos como una estructura de alta presión apropiada y fácilmente disponible, se observará que pueden utilizarse estructuras similares que no sean neumáticos.

En la estructura de la Figura 11, el neumático va unido al conector, el cual es desplazable dentro de los conductos. Por consiguiente esta disposición proporciona una acción de bombeo doble con el conector deslizante como mecanismo básico y el neumático proporcionando una acción de bombeo tipo fuelle para reducir más el volumen del conducto de bomba.

La figura 16 muestra una vista en perspectiva de una disposición práctica para un conector que utiliza una estructura de neumático. El reborde del neumático es agarrado entre dos placas por cada lado y cada placa exterior de dichas dos placas va unida a continuación a las secciones respectivas. Las Figuras 17A y 17B muestran vistas en sección transversal de la estructura de la figura 16.

En el segundo tipo de conector, las olivas son reemplazadas por miembros tubulares deslizantes 201, tal como se muestra en las figuras 9A a 9C. En esta construcción, los conductos tienen una sección transversal esencialmente constante en toda su longitud y tienen un miembro tubular 201 introducido en cada extremo. El miembro tubular puentea la holgura entre las bocas de conductos opuestos 203 conectándolos eficazmente. Cada miembro tubular va provisto de una sección de obturación 202 en cada extremo para formar un cierre estanco para impedir que el fluido pase desde el interior de los conductos hasta el exterior. La sección de obturación va provista de juntas de estanqueidad 204 de gran rendimiento tal como se muestra en la figura 9C. La construcción del colector por lo demás es similar a la de las disposiciones descritas más arriba. Esta incluye la provisión de una pluralidad de conductos dispuestos circunferencialmente alrededor de cada sección y posee tendones de tensado.

Con este tipo de conector, cuando el colector se arquea a lo largo de su eje longitudinal, las secciones flexionan de tal manera que la holgura entre secciones adyacentes disminuye por una cara de la sección y aumenta por la otra cara. Cuando secciones apuestas se mueven más próximas entre ellas, los extremos de los miembros tubulares 201 se mueven axialmente dentro de las secciones del colector, reduciendo axialmente el volumen efectivo en los conductos y comprimiendo el fluido de bombeo de los conductos. Tal como se ha descrito con anterioridad, esto produce un aumento de la presión del fluido la cual puede liberarse a través de válvulas situadas en los extremos de los colectores.

El interior hueco de cada miembro tubular permite que el fluido a presión fluya desde un conducto hasta el siguiente.

Cuando las secciones del colector se mueven las unas con respecto a las zonas otras, los ejes de sus conductos se desvían del conducto correspondiente de la sección adyacente. Con objeto de permite esto, los miembros tubulares pueden ser ligeramente flexibles o sus obturadores 203 pueden ir dispuestos para trabajar con varios ángulos.

La Figura 18A muestra una construcción alternativa adicional del conector. En esta construcción, en los extremos de los conductos de las secciones, va provista una sección corta de tubo 180 o tubería que se extiende fuera de la sección. Alrededor de ésta va provisto concéntricamente un tubo exterior 181 de mayor diámetro. Dicho tubo exterior es de una longitud tal que solape los extremos de los tubos 180 que se extienden desde los conductos. Dispuesto en el espacio anular entre el tubo exterior 181 y cada uno de los tubos telescópicos 180, va provisto un anillo de estanqueidad de goma 182. Con ésta disposición, cuando la secciones se mueven la una con respecto a las otra, los dos tuberías telescópicas 180 se mueven acercándose y alejándose mutuamente. El tubo exterior 181 generalmente permanece en el centro entre las secciones. Aunque existe un movimiento relativo entre los tubos telescópicos y el tubo exterior la junta estanca asegura que se mantenga la estanqueidad. La junta de estanqueidad puede dejarse libre para que se deslice dentro del espacio anular o adherido a uno o a ambos de los tubos telescópicos y los tubos exteriores. Con objeto de reducir al mínimo la pérdida hidrodinámica, las juntas de estanqueidad 182 van unidos preferentemente a los tubos telescópicos. De este modo, el volumen bombeado viene determinado por el mayor diámetro del tubo exterior. De manera similar, esta disposición permite que la longitud del conducto de bomba se reduzca sin un aumento radial de las dimensiones.

Todos los dispositivos de miembros de conexión descritos más arriba son utilizables en las dos disposiciones descritas más arriba.

Las construcciones descritas con anterioridad han sido descritas y mostradas como que tienen una forma similar y secciones dispuestas a lo largo de su longitud. No obstante, la proa y la popa del colector tienen efectos significativos en el funcionamiento del colector y la selección cuidadosa de la forma y la disposición (tal como la conexión de tendones, el peso, la atadura) puede proporcionar beneficios considerables al funcionamiento del dispositivo. Estos pueden incluir la reducción de la longitud requerida del colector para una extracción de energía dada y una reducción de tamaño en emplazamientos transversales particulares. La selección cuidadosa de la proa y la popa permite al colector ser auto-moderante de manera que la absorción excesiva de energía durante un tiempo meteorológico severo no dañe la estructura o integridad del colector.

Cuando el colector oscila, radia una ola secundaria. En la dirección hacia atrás (aguas abajo), la ola secundaria se asemeja a una reflexión. En la dirección hacia adelante (aguas arriba) la ola secundaria tiende a anular a la ola original la cual ha pasado el cuerpo sin ser totalmente absorbida. Así, la amplitud de la ola más allá del colector se reduce y de ese modo la potencia ha sido absorbida. Una amplitud de colector grande significa una ola secundaria grande y buena absorción de energía.

En el caso de colectores que tengan una longitud menor que la longitud de ola de las olas incidentes, entonces las olas que se desplazan no tienen lugar en el dispositivo. No obstante, acoplando una proa y/o una popa modificadas, el colector se comporta como si fuera más largo de lo que realmente es. El resultado es que puede extraerse más energía del dispositivo que de un dispositivo similar sin una proa o una popa modificadas. La Figura 19 muestra un ejemplo de un colector modificado en el cual las secciones de la proa 191 y de la popa 190 se han agrandado. En el ejemplo mostrado la proa y la popa son más anchos que el resto de las secciones que tienen un borde de ataque redondeado.

La ola de radiación producida por la popa modificada se mueve aguas arriba y hace que sea absorbida a lo largo de la longitud del colector. Pero en el caso de la proa la misma radia aguas arriba fuera del colector pero el colector tiene que reaccionar contra la ola entrante y reflejar la energía de nuevo a lo largo del dispositivo, de otro modo la unión de la cabeza tiene que absorber toda energía y la cabeza puede que tenga que ser más grande para resultar de uso práctico. Así, sí puede reflejar de nuevo la energía a lo largo del cuerpo, entonces la energía puede ser distribuida y por lo tanto absorbida por el mecanismo de extracción de energía normal del colector. La proa y la popa proveen al cuerpo de algo para extenderse una respecto a la otra.

La proa está formada de manera que responda a la ola incidente suficientemente a fin de que la ola pueda ser seguida para ser absorbida eficientemente por el resto del cuerpo. Mediante una formación cuidadosa de la proa y la sintonización del paso, puede emplearse la re-radiación direccional para optimizar la absorción por el cuerpo. La proa atravesará las olas de las grandes tormentas de tal manera que el agua pase por encima de la parte superior. Esto da como resultado una pérdida de rendimiento en la captación de energía y por tanto la energía se esparce automáticamente, protegiendo al colector contra el deterioro. Una ventaja adicional de tener a una sección de proa y popa más anchas es que los tendones exteriores pueden ir unidos a sus bordes exteriores y extenderse a lo largo de la longitud del colector en una posición alejada de los laterales de las otras secciones. Esto puede verse en la figura 19. Las porciones de proa y popa son preferentemente el doble de anchas que las otras secciones.

En sitios específicos a lo largo del colector puede colocarse masa o flotabilidad adicional. Esto preferentemente en los extremos y posiblemente en el centro. Esto se emplea para corregir el ángulo de salida y el equilibrio final del colector cuando se aplica la tensión de pandeo a dos cables tendones. Por consiguiente la flotabilidad o la masa se concentra en estas porciones y dichas porciones estabilizan el colector y cuando se mueven durante la excitación, existe un brazo de palanca amplificado causado por su posición con respecto a la porción central de la unidad. El tener masa/flotabilidad adicional en el centro del colector contrarresta los brazos de palanca. La disposición de peso adicional en los extremos permite además que la tensión en los tendones sea mayor sin la posibilidad de que el dispositivo se vuelva inestable y se ondule.

Los extremos del colector solamente están restringidos por un lado y por tanto tienden a girar más que las partes interiores. Los cables tendones, sí se montan externamente tienden a permanecer rectos entre los puntos de unión y los extremos. Si los tendones van unidos a los extremos del colector entonces los tendones sufrirán arrastre debido a que son arrastrados por el agua. No obstante, existen puntos protuberantes en la zona de alrededor del 10% al 20% de la longitud del colector a partir de cada extremo. Estos puntos protuberantes se hallan allí donde hay un mínimo de movimiento del cuerpo con respecto al plano del agua. Por consiguiente, los tendones van unidos preferentemente al cuerpo en dichos puntos protuberantes de tal manera que el movimiento en el agua se reduzca al mínimo. No obstante, el tensado puede lograrse adecuadamente sin carga adicional indebida en los tendones.

Tal como se muestra en la figura 19, a lo largo del colector pueden disponerse parachoques 192 para impedir que los tendones comprometan al resto del cuerpo del colector dañándolo potencialmente en el caso de que el cuerpo fuera flexionado. No obstante, tal como se ha descrito más arriba, si los tendones van unidos a las protuberancias, éstos se desplazan menos y por tanto se reduce la necesidad de los parachoques y el número y el tamaño provisto puede reducirse.

Los puntos protuberantes pueden emplearse además para sujetar los cables de amarre. Conectando los tendones y los cables de amarre al mismo punto, puede proveerse un mecanismo de sujeción con doble finalidad en lugar de mecanismos de sujeción independientes. El colector se amarra preferentemente a ambos extremos para evitar la necesidad de sujeciones complejas para la evacuación del fluido a presión. No obstante, ello dependerá del medio ambiente y de la variabilidad de la dirección de la ola incidente.

Cómo resultará evidente a partir de las diversas realizaciones a modo de ejemplo que se describirán seguidamente, la forma de la sección transversal de las secciones del colector puede adoptar cierto número de formas dependiendo de la aplicación, condiciones, método de construcción empleado y así sucesivamente. La figura 20 muestra una modificación adicional del colector. En esta construcción, las secciones son generalmente rectangulares. La secciones de proa y popa de nuevo son más anchas que el resto de la secciones. No obstante, en esta construcción, entre las secciones de proa y popa van dispuestas secciones intermedias adicionales, para proporcionar una transición entre las secciones extremas anchas y el resto de las secciones más estrechas. Entre las secciones de proa y popa va dispuesta una sección de transición 192, 193 tiene una anchura que varía desde la de la sección extrema más ancha hasta la del resto de las secciones del colector. La Figura 20A muestra una vista en detalle de los conectores de la construcción de la figura 20. Esta construcción utiliza los conectores cilíndricos provistos de arandelas de refuerzo laminadas entre el resto de las porciones elastoméricas.

La presente invención ha sido descrita para su uso en la superficie del agua. No obstante resulta también apropiada para su uso de un modo vertical. En esta disposición, el colector va provisto de un amarre vertical. La parte inferior puede ir atada al fondo del mar o simplemente sobrecargada mientras que el otro extremo es retenido cerca de la superficie del mar. Esto se consigue generalmente atando la parte superior a una boya. En lugar de obtener energía a partir de la flexión debida a la oscilación de la superficie del agua, en esta disposición se hace que el colector se arquee por el oleaje del agua cuando una ola pasa por encima. En la superficie del mar el agua se mueve hacia arriba y hacia abajo. No obstante, debajo de la superficie y hasta una profundidad significativa, el agua se mueve hacia atrás y hacia adelante en la dirección de propagación de las olas. Este movimiento hacia adelante y hacia atrás disminuye con la profundidad. Así, un colector mantenido en la posición descrita más arriba se hace flexionar de manera significativa por la parte superior en tanto que por la parte inferior se mueve relativamente poco. Ésta diferencia en cuanto a la cantidad de movimiento hace que el deflector flexione de manera significativa cuando cada ola pasa sobre la parte superior del mismo. Esta flexión del colector proporciona una acción similar a la que tiene lugar cuando el colector va dispuesto horizontalmente y por lo tanto puede emplearse para proporcionar una fuente de fluido a alta presión.

Esto resulta particularmente ventajoso en aplicaciones alejadas de la costa dado que el colector solamente necesitan ser atado por la parte inferior a un dispositivo de amarre vertical. Por ejemplo en instalaciones de extracción de petróleo alejadas de la costa, dichos dispositivos de energía de las olas pueden emplearse para generar energía y también como una fuente de agua a alta presión la cual puede emplearse como parte del proceso de extracción en el cual se bombea agua a alta presión hacia el interior de las rocas petrolíferas para desplazar el petróleo.

Tal como se ha descrito más arriba, la naturaleza oscilatoria del colector de la invención y la variación de la amplitud de la ola significa que la salida de energía del colector varía tanto a corto como a largo plazo. No obstante, cuando el colector está siendo utilizado para accionar una turbina para producir electricidad, es preferible una fuente de energía constante. Para superar este problema, la presente invención utiliza una turbina accionada por una rueda Pelton para convertir el fluido a alta presión en energía mecánica para accionar el generador. La figura 21 muestra una representación esquemática de una rueda Pelton. El fluido a alta presión es alimentado dentro del sistema desde el colector a través de un conducto de alta presión 210. Este es alimentado a una o más válvulas de control de flujo 211 para controlar el caudal. Para funcionar con gran rendimiento, la velocidad del chorro que incide sobre la turbina es preciso que sea constante múltiplo de la velocidad lineal de la turbina (la cual preferentemente es constante). Normalmente, las turbinas Pelton son accionadas por una carga de agua fija y la válvula simplemente controla el flujo para variar la potencia. Por consiguiente, la lanza que es desplazada hacia dentro y hacia fuera para controlar el caudal es desplazada raramente para responder a cambios en la demanda del generador. No obstante, en el presente sistema, la lanza es controlada de manera continua en respuesta a la alimentación variable para mantener la presión del chorro correcta desde la válvula pero también para mantenerla contrapresión en las líneas de alta presión del sistema de bomba. La posición de la lanza y por lo tanto el control del caudal puede ser controlado externamente mediante un sistema de control que vigila la presión de alimentación, la demanda de energía, el caudal etc. No obstante, la válvula es preferentemente autorregulable utilizando la presión de la línea. La válvula funciona de una forma similar a un regulador de un equipo de submarinismo. La lanza 212 va montada en la válvula y va unida a un pistón de control 214 el cual va montado en una estructura soporte 213 en el centro de la válvula. Cuando la presión en la línea de alimentación varía, una serie de fuelles se comprime o se expande. Esto hace que el pistón desplace la lanza hacia adentro o hacia fuera del orificio 216 variando su tamaño y controlando la velocidad del chorro (es decir, manteniéndolo a la velocidad anterior al cambio de presión).

Entre las secciones del colector es preferible evitar la provisión de bisagras. Cuando el colector está bajo tensión, entonces las secciones se mantienen juntas por la fuerza de compresión. No obstante, en las secciones extremas particularmente, puede resultar deseable incluir bisagras y en la presente invención no se tiene intención de excluir esta posibilidad.

Considerando el caso en el que se aplique tensión exterior, las cargas son considerables y hay que tener cuidado a la hora de seleccionar el material de los cables tendones. Durante el funcionamiento normal del colector, a medida que se abomba y se afloja, la longitud axial cambia, reduciéndose a medida que se desvía de la posición de aguas tranquilas. En consecuencia, la longitud de los cables tendones se reduce también y tiende descargarse. Para evitar la descarga y para mantener la eficiencia del dispositivo el cable debe de ser de una rigidez relativamente baja y por esta razón los cabos de acero no resultan ideales. En contraposición los cables de poliéster poseen características ideales; siendo suficientemente flexibles como para mantener la tensión durante el trabajo normal de la plataforma pero descargándose sustancialmente en situaciones extremas de mal tiempo y limitando con ello las desviaciones máximas.

En aplicaciones marinas normalmente los cables van recubiertos de poliuretano para inhibir el crecimiento marino. Los cables se sumergen en agua de mar y se posicionan alrededor de 1 metro por debajo del nivel de las aguas tranquilas. En mares de poca energía, el dispositivo flexiona y los cables se desplazarán debajo del agua. A medida que el estado de la mar arrecia se alcanza un punto en el que los cables emergerán de la superficie del agua. El cabo de poliéster tiene características de funcionamiento excelentes en agua de mar. Las fibras de poliéster en agua de mar no se deterioran pasado el tiempo. Preferentemente, el exterior de los cables va recubierto de poliuretano para impedir la incrustación biológica y además proteger el cable de la degradación ultravioleta.

La deformación progresiva del cable se estima que es de 0,1% 0,2% del cambio por deformación total en 1 año. La mayor parte del cambio tiene lugar en las primeras pocas semanas. El 50% del cambio tiene lugar en los primeros 10 ciclos cuando los haces de fibra se auto alinean, la segunda mitad es debida a deformación progresiva en el propio material de fibra y esto tiene lugar tras las primeras pocas semanas. La misma cantidad de deformación progresiva del cable tiene lugar de nuevo pero esta se produce después de los 10 años siguientes. Esto significa que el efecto o de la deformación progresiva del cable es pequeño y podría ser considerado en la fase de instalación. Por lo tanto los cables son estirados preferentemente ligeramente más de lo requerido teóricamente para tener en cuenta esto.

Se sobrentenderá que la presente invención proporciona un colector que va provisto de cierto número de conductos de bomba que pasan a lo largo de su longitud. A medida que el colector flexiona, la longitud axial del conducto de bomba varía y los conectores provistos entre las secciones permiten la reducción de la distancia entre las secciones comprimiéndose axialmente o deslizándose hacia las secciones sin permitir aumento alguno del diámetro. Esto asegura que el fluido en el conducto de bomba se comprima a alto nivel el cual puede ser extraído después y utilizado en cierto número de aplicaciones diversas. Se apreciará que en la invención pueden realizarse cierto número de modificaciones sin salirse del ámbito de las reivindicaciones adjuntas

Claims

1. Un colector de energía de las olas (1, 101) que comprende:

una pluralidad de secciones separadas (102); y

medios de compresión (105) para aplicación de una fuerza de retención a las secciones para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes, caracterizado porque comprende además

uno o más conductos (104) en cada sección para la comunicación de fluido, en donde una boca de cada conducto está alineada con una boca de un conducto correspondiente de la sección adyacente; y

uno o más conectores comprimibles (82,100, 106, 406), dispuesto cada uno entre una boca (81, 107) de un conducto y la boca (81, 107) de un conducto correspondiente de la sección adyacente y que tiene un orificio pasante para la comunicación del fluido, en donde los conectores mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante las variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido a que las secciones se mueven las unas con respecto a las otras.

2. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 1, en el que los conectores son comprimibles axialmente.

3. Un colector de energía de las olas según la reivindicaciones 1 ó 2, en el que los conectores están dispuestos de tal manera que, en uso, el volumen interior de los conectores disminuye a medida que la distancia entre la boca del conducto y la boca de su conducto correspondiente se reduce y viceversa.

4. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los conectores se forman de un material elástico.

5. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los conectores se fabrican de goma natural o de polietileno reforzado.

6. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los conectores son generalmente cilíndricos.

7. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 5, en el que los conectores tienen un cuerpo de forma generalmente cilíndrica en el cual el diámetro exterior disminuye a partir del centro hacia los extremos.

8. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 6, en el que el conector (100) se forma a partir de una o más estructuras a modo de anillos incluyendo cada una de ellas una pared exterior anular y dos paredes que generalmente sobresalen radialmente hacia adentro.

9. Un conector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el conector incluye una pluralidad de arandelas rígidas (84).

10. Un colector de energía de las olas, según la reivindicación 9, en el que las arandelas (84) están dispuestas coaxialmente respecto al cuerpo del conector y separadas a lo largo de la longitud del conector.

11. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 9 o 10, en el que las arandelas (84) son esencialmente laminares.

12. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 9 o 10, en el que las arandelas (84) son de forma ligeramente cónica.

13. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cada conector está formado por un par de tubos extensibles o telescópicos (180) y un tubo de unión (181) de un diámetro distinto al de los tubos telescopios, estando cada uno de los tubos coaxial, extendiéndose los tubos telescópicos desde la boca del conducto y desde la boca de su conducto correspondiente respectivamente y, en que la porción de junta de estanqueidad (182) está dispuesta en el espacio anular entre el tubo de unión y cada uno de los tubos telescópicos.

14. Un colector de energía de las olas (1, 101), que comprende:

una pluralidad de secciones separadas (102); y,

medios de compresión (105) de aplicación de una fuerza de retención a las secciones para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes, caracterizado porque además comprende

uno o más conductos (203) en cada sección para la comunicación del fluido, en donde una boca de cada conducto está alineada con una boca de un conducto correspondiente de una sección adyacente;

uno o más miembros distanciadores comprimibles dispuestos entre secciones adyacentes para resistir dicha fuerza de retención y mantener dicha secciones en dicha configuración separada; y

uno o más conectores (201), dispuesto cada uno entre una boca de un conducto y la boca de un conducto correspondiente, estando dispuestos los extremos de los conectores para deslizarse axialmente dentro de las bocas respectivas, en donde los conectores mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido al movimiento de las secciones las unas con respecto a las otras.

15. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 14, en el que los conectores (201) comprenden además una porción de obturación en cada extremo o cerca de cada extremo para impedir la comunicación del fluido entre el interior de los conductos y el exterior.

16. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 15, en el que la porción de obturación (202, 204) está provista de una o más juntas de estanqueidad hidráulicas (204).

17. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones 14 a 16, en el que los conectores son esencialmente inconprimibles axialmente.

18. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en el que los conectores son flexibles a lo largo de su eje longitudinal.

19. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones precedentes en el que los conductos de una pluralidad de secciones y los respectivos conectores de interconexión forman un conducto de bomba continuo.

20. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el conector (110) está reforzado para resistir la expansión radial de su volumen interior.

21. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 20, en el que el refuerzo está provisto de devanados de alambre internos (110).

22. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 21 en el que los devanados de alambre (110) están dispuestos en espiral alrededor de la superficie interior del conector.

23. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la longitud del colector está dispuesta para que, en uso, tenga una longitud dentro de la gama del 50% y el 100% de la longitud de ola media de las olas predominantes.

24. Colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el colector se ha limitado de tal manera que el mismo flexione solamente en un plano vertical a lo largo de su longitud.

25. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones precedentes, en el que los medios de compresión consisten en un cable (105) conectado entre las zonas extremas del colector de tal manera que en uso el cable pueda ser tensado para poner el cuerpo del colector bajo una deformación por compresión.

26. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 25, en el que el cable pasa a través del interior de las secciones.

27. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 26, en el que los separadores anulares (103) están dispuestos en el cable entre cada sección.

28. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 27, en el que los separadores incluyen una pluralidad de arandelas rígidas para formar una estructura laminada.

29. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 25, en el que el cable está conectado al colector externamente.

30. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones 25 a 29, en el que el cable está formado de poliéster.

31. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que, al menos una de las secciones extremas tiene mayores dimensiones que las otras secciones.

32. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 31, en el que dicha al menos una sección extrema es más ancha que la otra sección en el plano de la superficie del mar.

33. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 31 o 32, en el que al menos una de las secciones extremas tiene un peso o flotabilidad diferente que el de las otras secciones.

34. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además una turbina para convertir el fluido a presión generado en el conducto en movimiento rotativo, en donde el flujo del conducto a la turbina es controlado mediante válvula, estando dispuesta la válvula para mantener una contrapresión predeterminada en el conducto.

35. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 34, en el que la turbina es una turbina Pelton y la válvula es una válvula de obturador de lanza.

36. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 35, en el que la válvula de obturador de lanza incluye un sensor de presión para detectar la presión a la entrada para controlar la posición del obturador de lanza para controlar la velocidad del chorro producido por la válvula de obturador de
lanza.

37. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un recipiente de colector provisto en el colector y conectado a uno o más de los conductos de bomba a través de una válvula de paso único y que comprende además una salida para suministrar, en uso, fluido a presión.

38. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que un extremo del colector es conectable a un amarre vertical de tal manera que, en uso, el colector pueda ser utilizado verticalmente con un extremo amarrado para mantenerlo debajo del extremo opuesto.

39. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una parte del conducto está montada en el exterior de la sección.

40. Un colector de energía de las olas según cualquiera de la reivindicaciones precedentes en el que cada sección tiene una cara esencialmente plana la cual es generalmente perpendicular al eje longitudinal del colector y se enfrenta a una sección adyacente.

41. Un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las secciones son esencialmente cilíndricas.

42. Un colector de energía de las olas según la reivindicación 41, en el que las secciones están dispuestas adyacentes con sus ejes longitudinales esencialmente perpendiculares al eje longitudinal del colector.

43. Un conector (106) para su uso con un colector de energía de las olas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, comprendiendo el conector un cuerpo generalmente cilíndrico en el que el diámetro exterior se reduce a partir del centro hacia los extremos y que incluye refuerzo interno (110) para resistir la expansión radial de su volumen interior.

44. Un conjunto de piezas para fabricar un colector de energía de las olas, que comprende:

una pluralidad de secciones (102) con uno o más conductos (104) en cada sección para la comunicación del fluido, en donde, en uso, una boca de cada conducto puede ser alineada con una boca de un conducto correspondiente de la sección adyacente;

medios de compresión (105) de aplicación de una fuerza de retención a las secciones, en uso, para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes; y

uno o más conectores comprimibles (82, 100, 106, 406), a disponer en uso entre una boca (81, 107) de un conducto y la boca (81, 107) de un conducto correspondiente de una sección adyacente y que tiene un orificio pasante para comunicación del fluido, en donde, en uso, los conectores mantienen a las secciones en una configuración separada y mantienen la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido al movimiento de las secciones las unas con respecto a las otras.

45. Un conjunto de piezas de un colector de energía de las olas (1, 101), que comprende:

una pluralidad de secciones separadas (102) con uno o más conductos en cada sección para comunicación del fluido, en donde, en uso, una boca de cada conducto puede ser alineada con una boca de un conducto correspondiente de las sección adyacente;

medios de compresión (105) de aplicación de una fuerza de retención a las secciones, en uso, para empujar a las secciones hacia secciones adyacentes;

uno o más miembros separadores comprimibles a disponer en uso entre secciones adyacentes para resistir dicha fuerza de retención y mantener dichas secciones en dicha configuración separada; y

uno o más conectores (201), a disponer, en uso, entre una boca de un conducto y la boca de un conducto correspondiente, estando dispuestos los extremos de los conectores para poder deslizarse axialmente dentro de las bocas respectivas, que tal manera que cuando estén en posición de uso, los conectores mantengan la conexión entre cada conducto y su conducto correspondiente durante variaciones de la distancia entre la boca de cada conducto y la boca de su conducto correspondiente debido al movimiento de las secciones las unas con respecto a las otras.