ES2273812T3 - Sistema de bombeo accionado por el oleaje marino. - Google Patents

Sistema de bombeo accionado por el oleaje marino. Download PDF

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Abstract

Este sistema está compuesto por: una estructura fija de soporte (1), unos brazos abatibles (2), unos brazos auxiliares (3) paralelos a los anteriores, unos flotadores (4) montados sobre los extremos anteriores de los brazos abatibles (2) y de los brazos auxiliares (3), unas estructuras abatibles (5) montadas sobre la estructura fija (1), unos elementos intermedios para la transmisión del movimiento de los brazos abatibles (2) a las estructuras abatibles (5) correspondientes, unos cilindros de bombeo (6), unos balancines (7) que transmiten el movimiento de las estructuras abatibles (5) a los cilindros de bombeo (6) por medio de unas bielas (8), unos medios para asegurar el desplazamiento rectilíneo de los émbolos (61) de los cilindros de bombeo (6) y unos dispositivos compensadores de las variaciones de altura de las estructuras abatibles (5) por efecto de la marea.

Description

Sistema de bombeo accionado por el oleaje marino.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere, como su título indica, a un sistema de bombeo accionado por el oleaje marino y que permite obtener un caudal de agua a una presión elevada, pudiendo ser éste utilizado para obtener energía mecánica o eléctrica o bien para desalinizar agua marina por medio de membranas de ósmosis inversa.
Antecedentes de la invención
Una de las preocupaciones que existen actualmente es la obtención y utilización de energías no contaminantes mediante la utilización de equipos con un coste razonable y que proporcionen unos rendimientos similares a los de aquellos equipos que utilizan combustibles fósiles.
En esta línea, los más utilizados actualmente son los generadores eléctricos accionados por energía eólica y las placas solares que se emplean tanto para calentar agua como para generar energía eléctrica.
Otra de las posibles fuentes de energía, objeto de estudios diversos, es el oleaje marino, ya que presenta un gran potencial, especialmente en aquellas zonas en las que es prácticamente continuo.
Sin embargo, el aprovechamiento de energético del oleaje marino resulta especialmente complejo ya que la ubicación en el mar de sistemas capaces de obtener energía a partir del movimiento de las olas supondría la construcción de plataformas estáticas y el tendido de líneas subacuáticas para el transporte de energía hasta tierra firme. La ubicación de estos sistemas en la costa también resulta compleja, ya que debe contemplarse la posibilidad de compensar las diferencias de altura del mar debido a las mareas.
Algunas patentes como W09214926 y US4560884 prevén la explotación del oleaje marino mediante un sistema de flotadores con un primer tipo de balancines, sin embargo su rendimiento se bastante bajo ya que la presión obtenida no es muy elevada, tampoco prevén la estructura fija paralela a la disposición de las mareas, sino la explotación de dichas mareas mediante la predicción de la trayectoria de los flotadores.
Descripción de la invención
El sistema de bombeo accionado por el oleaje marino, objeto de esta invención, permite la obtención de un caudal de agua a una presión elevada, habiendo sido ideado para posicionarse sobre tierra firme y muy próximo al mar.
De acuerdo con la invención, este sistema de bombeo se construye mediante las características de la reivindicación 1.
Tanto el brazo abatible como el auxiliar se encuentran fijados por uno de sus extremos a la estructura fija mediante sendos ejes de giro, abatiéndose dichos brazos hacia la zona superior por la acción de las olas sobre el flotador montado sobre el extremo libre de los mismos y hacia la zona inferior por el propio peso de los brazos cuando lo permite el flotador apoyado en el agua.
Los flotadores se encuentran montados sobre los brazos abatibles y auxiliares por medio de una estructura fijada a aquéllos mediante los correspondientes ejes de giro, asegurando el paralelismo de dichos brazos y el desplazamiento vertical del flotador por
efecto de las olas.
De acuerdo con la invención, los elementos intermedios encargados de transmitir el movimiento de los brazos abatibles a las estructuras abatibles están compuestos por unas bielas articuladas sobre la zona media de los brazos abatibles y sobre el extremo anterior de dichas estructuras abatibles.
Estas estructuras abatibles, que pueden ser una o varias dispuestas paralelamente, se encuentran montadas por su extremo posterior y mediante los correspondientes ejes de giro sobre la estructura fija, quedando posicionadas por encima de ésta y sobresaliendo su extremo anterior respecto a dicha estructura fija en dirección al mar.
Los balancines y las correspondientes estructuras abatibles se encuentran relacionados por sus zonas medias mediante unos ejes de giro. Estos ejes de giro permiten variar la inclinación de los balancines respecto a las estructuras abatibles durante el funcionamiento del sistema de bombeo para absorber las diferencias de nivel de los flotadores por el efecto de las mareas.
Para asegurar el desplazamiento rectilíneo de los émbolos pertenecientes a los cilindros de bombeo se ha previsto que los cilindros se encuentren fijados por su extremo inferior a la estructura fija y que los émbolos de los mismos se encuentren fijados a un travesaño solidario a unos carros dispuestos paralelamente a dichos cilindros y montados con posibilidad de desplazamiento longitudinal sobre unas guías definidas a tal efecto en la estructura móvil.
Las bielas encargadas de transmitir el movimiento de las estructuras abatibles a los cilindros de bombeo se encuentran fijadas por sus extremos, mediante los correspondientes ejes de giro, al extremo anterior de los balancines mencionados anteriormente y al travesaño montado sobre los carros y que soporta las cabezas de los émbolos.
Los dispositivos compensadores de las variaciones de altura de las estructuras abatibles por efecto de la marea incluyen unos brazos telescópicos que conforman un punto de apoyo de los balancines, unos cilindros hidráulicos para variar la inclinación de los brazos telescópicos y el punto de apoyo de los balancines sobre los mismos y un circuito hidráulico que actúa sobre los brazos telescópicos y sobre los cilindros hidráulicos mencionados ajustando su posición en función de la carrera de los émbolos de los cilindros de bombeo.
Los brazos telescópicos, que conforman el punto de apoyo de los balancines, se encuentran fijados por uno de sus extremos a la estructura fija por medio de un eje de giro y disponen en el extremo opuesto de un patín montado con posibilidad de desplazamiento longitudinal sobre la parte posterior del balancín correspondiente.
Estos patines se encuentran montados sobre el extremo posterior de los brazos telescópicos y pueden desplazarse a lo largo de la zona posterior de los balancines por la acción de los cilindros hidráulicos mencionados, de forma que al acercarse o al alejarse los patines del punto de giro de los balancines se consigue variar su inclinación relativa respecto a las estructuras abatibles.
El desplazamiento de los patines y la variación de longitud de los brazos telescópicos asociados se controlan automáticamente por medio de un circuito hidráulico provisto de un depósito de aceite, una caja de distribución hidráulica, unas bombas reguladoras de carrera, unas bombas de emergencia y unas bombas reguladoras de caudal.
Las bombas reguladoras de carrera se encuentran fijadas a la estructura fija en unas zonas ligeramente distanciadas de los puntos extremos del recorrido máximo de los carros, de forma que cuando la carrera de los émbolos se descentra hacia la zona inferior o hacia la zona superior debido al cambio de posición relativa de las estructuras móviles por el efecto de la marea, los carros actúan sobre las bombas reguladoras de carrera dispuestas en la zona superior o inferior, accionando el circuito hidráulico sobre los brazos telescópicos o sobre los cilindros encargados de desplazar los patines sobre el tramo posterior de los balancines, variando la inclinación relativa de éstos respecto a las estructuras móviles hasta conseguir el centrado de la carrera de los émbolos correspondientes a los cilindros de bombeo.
Las bombas de emergencia mencionadas anteriormente se encuentran fijadas a la estructura fija en zonas próximas a los puntos extremos del recorrido máximo de los carros, siendo accionada una de dichas bombas de emergencia cuando la carrera de los émbolos correspondientes a los cilindros de bombeo tienen un descentramiento excesivo hacia uno de los extremos, lo que puede producirse, por ejemplo, por una ola de mayor altura. En este caso, el accionamiento de una de las bombas de emergencia provoca una actuación sobre los brazos telescópicos y sobre los cilindros hidráulicos encargados del desplazamiento de los patines para conseguir una modificación rápida de la inclinación del balancín, variando su inclinación reactiva respecto a la estructura móvil, para conseguir el centrado de la carrera de los émbolos.
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1 muestra una vista de perfil de un ejemplo de realización del sistema de bombeo objeto de la invención en la que puede observarse uno de los grupos de bombeo, ya que en el caso de disponer dicho sistema de varios grupos de bombeo, éstos se dispondrían paralelamente al representado y, por tanto, ocultos por el mismo. En esta figura se ha eliminado una parte intermedia de los brazos abatible y auxiliar, debido a la elevada longitud de los mismos respecto al resto de componentes del sistema.
- La figura 2 muestra una vista parcial, de perfil, del sistema de bombeo representado en la figura anterior y en una posición intermedia de bombeo.
Realización preferida de la invención
Como puede observarse en las figuras mencionadas, este sistema de bombeo está provisto de una estructura fija (1), sobre la que se encuentran montados un brazo abatible (2) y un brazo auxiliar (3) por medio de los correspondientes ejes de giro (21 y 31). El brazo abatible (2) y el brazo auxiliar (3) pueden presentar una longitud de unos 20 ó 30 metros, encontrándose en voladizo sobre el mar y descansando sobre éste por medio de un flotador (4) asociado a los mismos por medio de una estructura (41) fijada a aquéllos por medio de los ejes (42 y 43).
Sobre la estructura fija (1) se encuentra montada una estructura abatible (5) cuyo extremo posterior se relaciona con aquélla por medio del eje de giro (51).
La estructura abatible (5) es la encargada de recibir del brazo abatible (2) los movimientos de elevación y descenso producidos por la acción de las olas sobre el flotador (4), transmitiendo dicho movimiento a los émbolos (61) de los cilindros de bombeo (6) por medio del balancín (7) y de la biela (8).
El movimiento generado por la actuación de las olas sobre el flotador (4) es transmitido del brazo abatible (2) a la estructura abatible (5) por medio de la biela (9).
La biela (8) se encuentra fijada por su extremo superior al extremo anterior del balancín (7) por medio del eje (81) y por su extremo inferior a un travesaño (12), por medio del eje de giro (82).
El travesaño (12) es solidario a un carro (10) que es paralelo a los cilindros de bombeo (6) y se encuentra montado con posibilidad de desplazamiento longitudinal sobre unas guías (11) definidas en la estructura (1). La finalidad de este carro (10) es conseguir el desplazamiento rectilíneo de los émbolos (61), fijados al mencionado travesaño (12), durante el funcionamiento del sistema.
Para que el balancín (7) pueda transmitir a la biela (8), y por consiguiente a los émbolos (61), el movimiento de la estructura abatible (5) es preciso que disponga de un punto de apoyo posterior, estando conformado este punto de apoyo por un brazo telescópico (13) cuyo extremo inferior se encuentra fijado a la estructura (1) por medio de un eje de giro (131) y que dispone en su extremo superior de un patín (132) fijado al mismo por un eje de giro (133). El patín (132) puede desplazarse longitudinalmente sobre la zona posterior del balancín (7), alejándose u acercándose al eje de giro (71) de dicho balancín, por la acción de un cilindro hidráulico (14).
Variando la longitud del brazo telescópico (13) y la posición del patín (132) mediante la acción del cilindro hidráulico (14) se consigue variar la inclinación relativa del balancín (7) respecto a la estructura abatible (5) para que la carrera de los émbolos (61) se mantenga centrada a medida que varía la inclinación general de la estructura abatible (5) por efecto de la marea.
Para realizar esta operación automáticamente durante el funcionamiento del sistema de bombeo, éste incorpora un circuito hidráulico compuesto por un depósito de aceite (15), una caja de distribución (16), unas bombas reguladoras de carrera (17), unas bombas de emergencia (18) y unas bombas reguladoras de caudal (19).
En la posición normal de trabajo, los émbolos (61) de los cilindros de bombeo (6) describirán una carrera centrada y de longitud inferior a la existente entre las bombas reguladoras de carrera (17). En el caso de que dicha carrera se descentre hacia la zona superior o hacia la zona inferior debido a una variación de la posición de referencia de la estructura abatible (5) por el efecto de la marea, una de dichas bombas reguladoras de carrera (17) será accionada sucesivamente por un brazo (101) solidario al carro (10) accionando el circuito hidráulico sobre el brazo telescópico (13) y sobre el cilíndrico hidráulico (14) para variar la inclinación del balancín (7) hasta conseguir nuevamente el centrado de la carrera de los émbolos (61).
En el caso de que dicha carrera se descentre en mayor medida, el carro (10) actuará sobre la bomba de emergencia (18) correspondiente al extremo superior o al extremo inferior, accionando también el brazo telescópico (13) y el cilindro hidráulico (14), para variar de forma rápida la inclinación del balancín (7) y disponerlo en una posición que proporcione el centrado de la carrera de dichos émbolos (61).
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferido, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

1. Sistema de bombeo accionado por el oleaje marino del tipo de los que comprenden una estructura fija (1) situada sobre tierra firme, un brazo abatible (2) y uno brazo auxiliar (3), estando ambos unidos por uno de sus extremos a la estructura fija, oscilando los brazos sobre esta estructura fija (1) debido a la acción ejercida por las olas sobre un flotador (4) unido a los brazos (2, 3) y opuesto a la estructura fija (1), caracterizado porque se obtiene un movimiento vertical basculante, puesto que el brazo abatible (2) que soporta el flotador es más largo que el brazo auxiliar (3) se consigue una fuerza mayor que se transmite a la estructura fija (1) a través de una estructura (5) abatible, que compensa mediante un sistema de balancines (7) las diferencias de altura de dicha estructura (5) abatible por el efecto de las mareas; esta estructura (5) abatible tiene medios de movimiento (132, 133) y está conectada a unas bielas (8) que activan los cilindros de bombeo (6), unos brazos telescópicos (13) que conforman un punto de soporte de los balancines (7), cilindros (14) hidráulicos para cambiar la inclinación de los brazos telescópicos (13) y el punto de soporte de los balancines (7) sobre ellos, y un circuito hidráulico que actúa sobre los brazos telescópicos (13) y los cilindros (14) hidráulicos ajustando su posición según la carrera de los émbolos (61) de los cilindros (6) de bombeo.
2. Sistema de bombeo según la reivindicación 1, caracterizado porque los brazos abatibles (2) y los brazos auxiliares (3) se encuentran fijados por uno de sus extremos a la estructura fija (1) por medio de sendos ejes de giro (21 y 31), dispuestos en voladizo sobre el mar.
3. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los flotadores (4) se encuentran montados sobre el extremo inferior de una estructura (41) fijada, con posibilidad de giro y por medio de los correspondientes ejes de giro (42 y 43), a los brazos abatibles (2) y a los brazos auxiliares (3), asegurando dichos brazos el desplazamiento vertical del flotador (4) por efecto de las olas.
4. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos intermedios para la transmisión del movimiento de los brazos abatibles (2) a las estructuras abatibles (5) consisten en unas bielas (9) articuladas sobre la zona media de los brazos abatibles (2) y sobre el extremo anterior de dichas estructuras abatibles (5).
5. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras abatibles (5) se encuentran montadas por su extremo posterior y mediante los correspondientes ejes de giro (51) sobre la estructura fija (1).
6. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras abatibles (5) se encuentran posicionadas por encima de la estructura fija (1), sobresaliendo su extremo anterior respecto a dicha estructura fija (1) en dirección al mar.
7. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque balancines (7) y las estructuras abatibles (5) se encuentran relacionados por sus zonas medias mediante unos ejes de giro (71).
8. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para asegurar el desplazamiento rectilíneo de los émbolos (61) de los cilindros de bombeo (6) consisten en unos carros (10) dispuestos paralelamente a dichos cilindros (6) y montados con posibilidad de desplazamiento longitudinal sobre unas guías (11) definidas a tal efecto en la estructura móvil (1).
9. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los émbolos (61) se encuentran asociados a un travesaño (12) solidario a los carros (10).
10. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las bielas (8) que transmiten el movimiento de las estructuras abatibles (5) a los cilindros (6) se encuentran fijadas por sus extremos, mediante los correspondientes ejes de giro (81 y 82), al extremo anterior de los balancines (7) y al travesaño (12).
11. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos telescópicos (13) se encuentran fijados por uno de sus extremos a la estructura fija (1) por medio de un eje de giro (131), que tiene en el extremo opuesto un patín (132) montado con posibilidad de desplazamiento longitudinal sobre la parte posterior del balancín (7) correspondiente.
12. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los patines (132) se encuentran montados sobre el extremo posterior de los brazos telescópicos (13) por medio de un eje de giro (133).
13. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el desplazamiento de los patines (132) sobre los balancines (7) está determinado por la acción de los cilindros (14) sobre los mismos.
14. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito hidráulico incluye un depósito de aceite (15), una caja de distribución hidráulica (16), unas bombas reguladoras de carrera (17), unas bombas de emergencia (18) y unas bombas reguladoras de caudal (19).
15. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las bombas reguladoras de carrera (17) se encuentran fijadas a la estructura fija (1) y en zonas ligeramente distanciadas de los puntos extremos del recorrido máximo de los carros (10).
16. Sistema de bombeo según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las bombas de emergencia (18) se encuentran fijadas a la estructura fija, en zonas próximas a los puntos extremos del recorrido máximo de los carros (10).
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