ES2291144B1 - "maquina para aprovechamiento de la energia de las olas del mar". - Google Patents

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Abstract

Máquina para aprovechamiento de la energía de las olas del mar, que comprende al menos una boya (1) parcialmente sumergida, montada en una estructura vertical (2) anclada en el fondo marino por la que se mueve libremente impulsada por el agua del mar, estando dicha boya provista de medios de regulación de su tara y superiormente de una pértiga vertical (3), que en la parte superior se ramifica en dos cremalleras verticales (4-4'), que se acoplan en sendos piñones (5-5'), montados en una rueda libre de modo que engranan y deslizan en sentidos opuesto y se montan sobre un eje horizontal común (7), de forma que impulsan el eje en el mismo sentido de giro.

Description

Máquina para aprovechamiento de la energía de las olas del mar.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a máquina destinada a transformar la energía de las olas del mar en energía mecánica, que a su vez se transforma en eléctrica por medio de un generador. Esta máquina comprende una estructura vertical que se ancla en una cimentación hecha en el fondo marino, sobre la que se mueve al menos una boya, parcialmente sumergida, impulsada por el agua del mar por efecto de las olas. El movimiento de vaivén en sentido vertical de esta boya se transforma por medio de un mecanismo en un movimiento de rotación en un eje motriz.
Antecedentes de la invención
Actualmente existen multitud de artilugios destinados a aprovechar la energía de las olas del mar en la literatura de patentes, no así en la práctica donde esta tecnología está poco implantada, y su uso, en comparación con la energía eólica por ejemplo, está lejos de ser una realidad.
La mayoría de los aparatos descriptos disponen de una boya flotante que al moverse por efecto de las olas sirve como elemento transmisor de la energía, que se transforma en energía mecánica en un cilindro en el que se comprime aire o, a través de algún tipo de transmisión, en movimiento de un eje motriz. Generalmente todos estos sistemas tienen como resultado final energía eléctrica, obtenida por un generador, que se transporta a la costa por medio de un poste aéreo o de cables sumergidos en el fondo marino. También existen máquinas que trabajan sumergidas o máquinas que sobresalen por encima del nivel del mar.
Descripción de la invención
La máquina de la invención es del tipo de las que prevé una boya que se mueve por las olas, montada en una estructura aérea y que transforma el movimiento ondulante del mar en giro de un eje motriz.
La boya de esta máquina es hueca y cerrada y está provista de sendas válvulas de entrada de aire y de agua, así como de un medio de control de la apertura para llenado o vaciado de agua en su interior, a fin de controlar su tara y en consecuencia su flotabilidad. Se trata, como explicará más adelante, de que la boya ejerza la misma fuerza en la subida que en la bajada, provocadas de forma alternativa por la ola.
Esta boya está guiada en una estructura vertical, anclada en el fondo marino, de forma que efectúa un movimiento alternativo hacia arriba y hacia abajo una longitud equivalente a la altura de la ola del mar. En la parte superior presenta una pértiga vertical, que al final se ramifica en dos cremalleras verticales, que se acoplan en sendos piñones que engranan en sentidos contrapuesto y se montan sobre un eje horizontal común; de esta forma, en el ascenso una de las cremalleras impulsa el eje motriz, mientras que en el descenso es la cremallera opuesta la que impulsa el eje en el mismo sentido de giro. Para mantener una velocidad de giro uniforme dicho eje motriz incorpora al menos un volante de inercia.
Se ha previsto un medio de regulación de la altura en la que posiciona la boya con respecto a la pértiga, consistente en un elevador mecánico con un tornillo sinfín o un medio similar. Esta regulación tiene por finalidad situar en todo instante la boya al mismo nivel con respecto a la altura media del agua del mar para adaptarse a las mareas, manteniéndose las cremalleras en la zona de trabajo.
Así mismo se ha previsto un sistema de seguridad para casos de temporal, consistente en un hueco de dimensiones acordes a la boya, existente en la cimentación de la estructura justamente debajo de ella en el que se fondea cuando se llena de agua y se desciende hasta ocupar este hueco. La existencia de temporal se detecta por medio de un sensor de olas colocado en la estructura.
Un parque marino puede estar formado por máquinas aisladas, relacionadas únicamente por unos conductores de electricidad comunes hasta la costa. También es factible montar varias unidades de este tipo de máquinas alineadas a la costa, cuyos ejes se acoplan entre sí por una transmisión flexible.
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 representa una vista en alzado lateral de una máquina realizada de acuerdo a la invención.
La figura 2 es una vista en alzado frontal, desde el mar, de la máquina anterior.
La figura 3 muestra una vista en planta, parcialmente seccionada, de la zona superior de la máquina donde se transforma el movimiento lineal de vaivén en un movimiento de rotación de un eje motriz.
La figura 4 es una representación igual a la figura 1 cuando la boya (1) ha sido fondeada en el hueco (11) existente en la base.
La figura 5 muestra un parque de máquinas de este tipo acopladas linealmente, en paralelo a la costa.
Realización preferente de la invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas la máquina de la invención comprende una estructura (2) que se ancla al fondo marino en una cimentación (10) construida al efecto. Esta estructura, por al menos una cara, la enfrentada al mar, es totalmente vertical y está provista de medios de deslizamiento (12) de una boya (1) que se va a mover en sentido ascendente-descendente por la acción de las olas del mar. Superiormente dispone de un mecanismo de transformación de este movimiento de subida-bajada en un movimiento de rotación en un eje, en el que se puede acoplar un generador eléctrico para producción de energía eléctrica.
La boya (1) es un cuerpo hueco y está provisto de una válvula superior (8) de entrada de aire y de una segunda válvula (9) inferior de entrada de agua del mar. La máquina dispone de un medio de apertura de estas válvulas y de elevación y descenso voluntario de la boya (1) que permita controlar la cantidad de agua que existe en su interior y en consecuencia su flotabilidad y también el peso que representa. Uno de los objetivos de esto es conseguir una boya suficientemente pesada, pero que flote parcialmente sumergida, a fin de que pueda elevarse con las olas y que al descender por propio peso ejerza una fuerza similar, que también se va a aprovechar para el movimiento del eje motriz (7), como se describirá más adelante.
La boya (1) presenta superiormente una pértiga (3) vertical, que acopla en ella a través de un mecanismo deslizante que permite regular en todo instante la altura de la boya; en una realización preferente este mecanismo está constituido por tornillo sinfín (13) que funciona de forma similar a un elevador, roscando en una parte de esta pértiga hasta posicionarla a la altura requerida.
En la figura 3 se aprecia en detalle el mecanismo que transforma el movimiento de la boya (1) en otro de rotación en un eje (7). Este mecanismo parte de que la pértiga (3) se divide superiormente en dos cremalleras (4-4'), cada una de las cuales engrana en un piñón (5-5'), montados en una rueda libre de modo que engranan y deslizan en sentidos opuesto, estando ambos montados en un eje común (7) para que en la subida de las cremalleras (4), es una de ellas la que engrana y propicia el giro del eje (7), mientras que en la bajada es la otra cremallera (4') la que engrana y en consecuencia tira del eje forzándole a girar en el mismo sentido.
A fin de minimizar los tirones sobre el eje (7) y equilibrar en la medida de lo posible el par y la velocidad de giro en él se disponen sendos volantes de inercia (6-6') que ejercen esta función. Al menos uno de estos volantes (6) dispone de una zona dentada (14) en la que se acopla una correa dentada que transmite el giro del eje (7) a otro eje o a un generador eléctrico.
La figura 4 ilustra el supuesto de un temporal o galerna, durante el cual es necesario poner a buen recaudo los elementos móviles de la máquina para evitar su rotura. Para ello, se ha previsto un hueco (11), practicado en la plataforma (10), justo debajo de la boya (1), de forma que en caso de tempestad se fondea la boya al llenarla de agua, con la válvula (9) y se efectúa su descenso hasta esta posición, empujada por la pértiga (3) por medio del mecanismo de regulación antes indicado, en la que permanecerá mientras duren las condiciones climáticas que impidan su funcionamiento normal.
La figura 5 representa un parque de máquinas de este tipo, en el cual la estructura (2) es común a todas ellas y éstas se sitúan alineadas entre sí y con respecto a la línea costera. En esta solución alternativa es factible conectar los ejes (7) de todas ellas mediante una transmisión flexible, de forma que el par producido sea sensiblemente mayor.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (4)

1. Máquina para aprovechamiento de la energía de las olas del mar, que comprende al menos una boya (1) parcialmente sumergida, montada en una estructura vertical (2) anclada en el fondo marino por la que se mueve libremente impulsada por el agua del mar, caracterizada porque dicha boya (1) presenta un cuerpo hueco, cerrado, provisto de sendas válvulas de entrada de aire (8) y de agua (9) y de un medio de control de su apertura para regular su tara a base de llenar o vaciar agua en su interior, y superiormente incorpora una pértiga vertical (3), que en la parte superior se ramifica en dos cremalleras verticales (4-4'), que se acoplan en sendos piñones (5-5'), montados en una rueda libre de modo que engranan y deslizan en sentidos opuesto y se montan sobre un eje horizontal común (7), de forma que en el ascenso una de las cremalleras (4) impulsa en el eje (7), mientras que en el descenso es la cremallera opuesta (4') la que impulsa el eje en el mismo sentido de giro, incorporando dicho eje (7) al menos un volante de inercia (6) que permite mantener una velocidad de giro uniforme y unos medios de acoplamiento a un generador de energía eléctrica.
2. Máquina, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha pértiga (3) presenta un medio de regulación de la altura a la que se sitúa la boya (1), para que en todo momento esté situada en posición parcialmente sumergida para recibir el impulso de las olas y que las cremalleras se sitúen en la zona de trabajo de las mismas, constituido por un tornillo sinfín o un mecanismo similar que varía su posición de acuerdo a la altura del mar ocasionada por las
mareas.
3. Máquina, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, en la cimentación (10) de la estructura (2), debajo de la boya (1) se dispone un hueco (11) de dimensiones acordes para recibir dicha boya en su interior, cuando se fondea llenándola de agua y haciéndola descender cuando existe un temporal que pueda afectar a su funcionamiento, que es detectado por medio de un sensor de olas situado en la estructura (2).
4. Máquina, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está formada por varias unidades de las descritas en las anteriores reivindicaciones, cuyos ejes se acoplan entre sí por una transmisión flexible.
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