ES2292365A1 - Sistema de generacion energetica por diferencial de densidad en las aguas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de generación energética por diferencial de densidad en las aguas. Consiste en una noria de flotadores (1), montados sobre una cadena (3) que permite un movimiento cíclico para los mismos, con dos tramos verticales y adyacentes, quedando un primer tramo (1¿) alojado en el interior de un tubo (8), rematado por su extremidad superior por un embudo (11), y a través del que circula una corriente de agua dulce (12), mientras que el segundo tramo de flotadores (1¿¿) queda sumergido en el mar. De esta manera la diferencia de densidades entre el agua dulce y el agua salada genera empujes de diferente magnitud sobre uno y otro tramo de flotadores (1¿-1¿¿), lo que determina un desplazamiento cíclico, generándose una energía mecánica que es transmitida a través de uno de los piñones o coronas dentadas (4) de la cadena a un generador de energía eléctrica (7).
Description
Sistema de generación energética por diferencial
de densidad en las aguas.
La presente invención se refiere a un sistema
para la generación de energía, en especial de energía eléctrica,
basado en las diferencias de empuje que sufren cuerpos flotantes
sumergidos en aguas con diferente densidad.
El objeto de la invención es conseguir que tal
diferencia de empuje por diferencial de densidad origine un
desplazamiento cíclico en una cadena de flotadores o cuerpos
flotantes, que transmitido a un eje pueda a su vez ser suministrado
a cualquier generador eléctrico convencional.
De forma más concreta el sistema se basa en
utilizar conjuntamente el agua salada del mar y el agua dulce de
los ríos, para conseguir el efecto perseguido.
La invención se sitúa pues en el ámbito de las
energías renovables.
El medio marino, por sus características, ofrece
múltiples oportunidades de generación de energía.
Entre ellas son fundamentalmente las
siguientes:
- -
- Utilización de las mareas: la energía de las mareas proviene de los campos de gravitación del sol y la luna, y el principio de funcionamiento básico para generadores energéticos basados en dichas mareas consiste en almacenar agua en un recinto, a modo de embalse, cuando la marea está alta, y dejarlo pasar a través de turbinas en situación de bajamar, estando dichas turbinas asociadas a respectivos generadores.
- -
- El aprovechamiento del movimiento de oscilación de las olas. Los vientos que soplan sobre la superficie del océano generan las olas a partir de las cuales se puede obtener energía por su propio movimiento.
- -
- Explotación de la energía térmica oceánica. Esta energía se obtiene a partir de los gradientes térmicos creados por las radiaciones solares. A partir de ahí, la diferencia entre la temperatura del agua de la superficie y la de las profundidades es susceptible de ser transformada energía útil.
- -
- Existen también técnicas basadas en el aprovechamiento del efecto de las corrientes marinas. Estas son causadas por las variaciones de temperatura, salinidad y por los efectos de las mareas.
También existen soluciones técnicas basadas en
aprovechar gradientes de salinidad, pero que se encuentran en una
situación incipiente de desarrollo.
En una línea conceptual diferente, es sabido que
la diferencia de densidad del agua da lugar a diferentes niveles de
empuje sobre un flotador sumergido, de manera que el empuje que
produce el agua dulce es considerablemente menor que el que produce
el agua salada. Esto permite, cuando se dispone simultáneamente de
ambos tipos de agua, concebir la pasibilidad de algún mecanismo que
sea capaz de transformar dicha diferencia de densidad, primeramente
en energía mecánica y seguidamente en energía eléctrica.
El sistema que la invención propone parte de una
ubicación geográfica específica para el mismo, como la más idónea,
concretamente la zona de confluencia de un río con el mar, donde se
dispone de agua dulce procedente del río, y de agua salda existente
en el mar, y consecuentemente donde se dispone de aguas con
diferencias de densidad muy acusadas, si bien puede situarse a la
salida de una depuradora de aguas residuales o en una desaladora,
por ejemplo.
El sistema se materializa en una noria a base de
flotadores de grandes dimensiones, relacionados entre sí en forma
de cadena, en la que se definen dos tramos verticales y adyacentes
de considerable longitud, de manera que mientras uno de dichos
tramos está simplemente sumergido en el mar, el otro juega en el
interior de un tubo rematado por su extremidad superior en una
especie de embudo al que se suministra permanentemente una
corriente de agua dulce.
Dada la simetría de la cadena en lo que se
refiere a sus tramos ascendente y descendente, es decir, dado que
existirá un mismo número de flotadores en cada uno de sus tramos,
aquellos que se encuentran en el interior del tubo, es decir
sumergidos en el agua dulce suministrada desde cualquier corriente
fluvial, sufrirán un empuje en sentido ascendente notablemente
inferior al que sufrirán los flotadores que están simplemente
introducidos en el agua del mar, lo que trae consigo una fuerza
resultante que hace que el tramo de flotadores sumergidos en agua
dulce tiendan a desplazarse en sentido descendente, arrastrando
consigo a los flotadores del otro tramo, los que juegan en el seno
del agua salada, con un movimiento cíclico de sentido constante,
movimiento que puede ser suministrado a un eje que a su vez accione
el generador propiamente dicho, concretamente cualquier generador
eléctrico convencional y apropiado.
Obviamente la estructura soporte de la cadena
que relaciona los flotadores, así como el tubo que rodea a uno de
los dos tramos de flotadores, estará debidamente fijada a un
acantilado y/o al fondo marino, para que el desplazamiento de los
flotadores resulte efectivo y eficaz.
De acuerdo con otra de las características de la
invención los flotadores serán preferentemente cilíndricos, y
presentarán una de sus bases curvo-cóncava y la
otra curvo-convexa, al objeto de que entre ellos se
defina una especie de acoplamiento rotular que los mantiene
íntimamente unidos incluso en las maniobras de cambio de tramo, del
ascendente al descendente y viceversa.
Se ha previsto también que preferentemente en
una instalación de este tipo existan como mínimo dos norias
conectadas a un eje común que es el que transmite el movimiento de
ambas norias a una sala de máquinas en la que se situará el
correspondiente generador.
Evidentemente la noria o norias deberán estar
situadas junto a tierra firme y estarán perfectamente asistidas por
un muro rompeolas de protección frente a las olas del mar.
Para facilitar la evacuación de agua entre
flotadores, cuando estos se acoplan coaxialmente, se ha previsto la
existencia de ranuras en el extremo cóncavo de cada uno de ellos,
que facilitan la salida radial del agua cuando los flotadores se
acoplan entre sí.
Los flotadores serán huecos, de cualquier
material apropiado y para facilitar su introducción en el agua,
durante el montaje del sistema, se ha previsto que cuenten con una
pareja de espitas que primero permiten su llenado con agua, para
facilitar la inmersión, y que una vez que la instalación ha
concluido pueden ser vaciados, mediante aportación de aire
comprimido, para que cumpla su función como tales elementos
flotadores.
Finalmente se ha previsto la existencia en el
tubo que asiste al tramo de flotadores destinado a recibir agua
dulce, de una pluralidad de válvulas anti-retorno
que comunican el interior con el exterior del tubo por encima del
nivel del mar, de manera que cuando eventualmente el tubo
suministrador de agua dulce quede situado por encima del nivel del
mar, el propio nivel de agua dulce en su seno se equilibra con el
nivel exterior, es decir con el nivel del mar, para mantener el
sistema en equilibrio.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra, según una representación
esquemática en alzado lateral, un sistema de generación energética
por diferencial de densidad en las aguas, realizado de acuerdo con
el objeto de la presente invención.
La figura 2.- Muestra, también según una
representación esquemática, una vista en planta de dos norias como
la de la figura anterior, debidamente interconectadas.
La figura 3.- Muestra un detalle parcial en
perspectiva del conjunto representado en la figura anterior.
La figura 4.- Muestra, según una vista en
perspectiva, uno de los flotadores que participan en el sistema,
con un detalle ampliado de sus medios de fijación a la cadena de la
noria.
La figura 5.- Muestra una vista axial de uno de
los flotadores, por su extremo cóncavo.
La figura 6.- Muestra, finalmente, una
representación esquemática en alzado lateral del tubo que canaliza
el agua dulce, con un detalle ampliado del mismo.
A la vista de las figuras reseñadas y en
especial de la figura 1, puede observarse como el sistema que se
preconiza parte de una especie de noria materializada en una
pluralidad de flotadores (1), como el representado en la figura 4,
básicamente cilíndricos, huecos, con un diámetro que puede ser por
ejemplo del orden de 6 metros, y con una cota axial a su vez del
orden de 10 metros, provistos de aletas laterales y perforadas (2)
para fijación a una cadena (3), especialmente visible en la figura
3, que se desplaza cíclicamente sobre dos piñones o coronas
dentadas extremas (4), una de las cuales está debidamente
solidarizada al eje (5) receptor del movimiento y que, a través de
una transmisión (6), suministrará dicho movimiento a un generador de
electricidad (7), definiéndose en dicha cadena, y consecuentemente
en los propios flotadores (1), dos tramos verticales y adyacentes
(1'-1'').
El primer tramo de flotadores (1'), queda
alojado mayoritariamente en el interior de un tubo (8), que cuenta
con soportes de anclaje (9) a tierra (10), como por ejemplo un
acantilado, tal como muestra la figura 1, y/o con anclajes (9')
fijables al fondo marino (16), quedando paralelamente fijada
también la estructura que soporta los piñones o coronas dentadas
(4) de la cadena.
El tubo (8) se remata por su extremidad superior
en una especie de embudo (11), al que se vierte constantemente un
determinado caudal de agua dulce (12), de manera que los flotadores
(1) de este tramo (1') de la noria se mantienen siempre sumergidos
en agua dulce, mientras que los flotadores (1) del segundo tramo de
flotadores (1'') lo están en agua salada, con lo que los empujes
sufridos por uno y otro tramos de flotadores son distintos, lo que
genera una resultante en sentido de descenso para los flotadores del
primer tramo (1') y de ascenso para los del segundo tramo
(1'').
Volviendo nuevamente a la configuración de los
flotadores (1), éstos presentan una de sus bases o extremos (13)
curvo-convexo y el otro (13')
curvo-cóncavo, de manera que entre ellos se
establece un acoplamiento rotular, con un óptimo ajuste cuando se
produce la basculación de unos con respecto a otros. En la base o
extremo curvo-cóncavo (13') se establecen una
pluralidad de ranuras (14), tanto anulares como radiales, que
facilitan el drenaje o salida del agua en el momento del
acoplamiento entre flotadores, ranuras que aparecen claramente
visibles en la figura 5.
Los flotadores (1) están provistos de una pareja
de espitas (14') que permiten su llenado con agua, para facilitar
la inmersión, y que una vez que la instalación ha concluido pueden
ser vaciados, mediante aportación de aire comprimido, para que
cumplan su función como tales elementos flotadores.
Tal como se ha representado en las figuras 2 y
3, se ha previsto que en una instalación con el sistema de la
invención participen al menos dos norias con sus cadenas conectadas
a un eje común (5), que mediante la citada transmisión (6)
suministra el movimiento de ambas norias al citado generador de
electricidad (7), alojado en una sala de máquinas (15), situándose
este conjunto en las proximidades de tierra (10) y quedando
protegido por un muro rompeolas (17), tal como muestra la figura
2.
Solo resta señalar por último que el tubo (8) de
aportación al sistema de agua dulce incorpora clapetas basculantes
(18) montadas sobre boquillas (19), clapetas que actúan como
válvulas unidireccionales permitiendo la salida de agua dulce pero
impidiendo la entrada de agua salada en el tubo, combinadas con
otras clapetas (20) que están asistidas por respectivas boyas (21),
de manera que en función del nivel (22) del mar, más concretamente
en función de las fluctuaciones de dicho nivel, las clapetas (20)
cierran las boquillas (19) cuando las respectivas boyas (21) están
sumergidas en el agua, y las abren cuando se encuentran fuera de
ella.
Claims (5)
1. Sistema de generación energética por
diferencial de densidad en las aguas, caracterizado porque
en el mismo participa al menos una noria, destinada a ubicarse en
el seno de una masa de agua salada, concretamente en el mar, en un
punto de confluencia con una corriente de agua, como por ejemplo la
de un río, materializándose dicha noria en una pluralidad de
flotadores (1), de grandes dimensiones, acoplados a una cadena (3)
establecida entre dos piñones o coronas dentadas (4), determinantes
de dos tramos de flotadores rectilíneos, verticales y adyacentes
(1'-1''), habiéndose previsto que un primer tramo
de flotadores (1') quede alojado en un tubo fijo (8), rematado por
su extremidad superior en una especie de embudo (11) a través del
que dicho tubo recibe permanentemente la corriente de agua dulce
(12), mientras que un segundo tramo de flotadores (1'') queda
sumergido en el agua salada del mar, de manera que la diferencia de
empujes sufrida por el primer tramo de flotadores (1') y el segundo
tramo de flotadores (1'') determina un movimiento cíclico y de
sentido constante de los mismos, que a través de uno de los citados
piñones o coronas dentadas (4) es suministrado a un eje (5) que lo
transmite a su vez un generador de energía eléctrica (7).
2. Sistema de generación energética por
diferencial de densidad en las aguas, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque los flotadores (1) son cilíndricos, con
uno de sus extremos (13) curvo-convexo y con el otro
curvo-cóncavo (13'), de manera que se establece una
unión rotular entre ellos, incorporando en su extremo
curvo-cóncavo (13') una pluralidad de ranuras (14)
que facilitan el drenaje o salida del agua en el acoplamiento entre
flotadores.
3. Sistema de generación energética por
diferencial de densidad en las aguas, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los flotadores (1) son
huecos y están provistos de una pareja de espitas (14') para
evacuación y llenado de agua durante el montaje del sistema.
4. Sistema de generación energética por
diferencial de densidad en las aguas, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque tanto el tubo (8) de
canalización del agua dulce como la estructura soporte de los
piñones o coronas dentadas (4), el eje de salida (5) y demás
elementos de transmisión, están debidamente fijados mediante
anclajes (9-9') a tierra firme (10) y/o al fondo
marino (16).
5. Sistema de generación energética por
diferencial de densidad en las aguas, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el tubo (8) de aportación
del agua dulce incorpora una clapeta basculante (18) en funciones
de válvula unidireccional que permite la salida de agua dulce e
impide la entrada de agua salada, montada sobre una boquilla (19), y
otra clapeta (20) asistida por una boya (21), clapeta (20) que
tiende a mantenerse cerrada cuando la boya (21) está sumergida en
el agua, y que pasa a la posición de apertura cuando la boya queda
fuera del agua por descenso del nivel (22) del mar.
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