ES2534061T3

ES2534061T3 - Sistema de conversión de energía undimotriz y procedimiento para convertir la energía undimotriz

Info

Publication number: ES2534061T3
Application number: ES10757491.5T
Authority: ES
Inventors: Erik Ten Oever
Original assignee: Koninklijke BAM Groep NV
Current assignee: Koninklijke BAM Groep NV
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2015-04-17
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: PT2475869E; EP2475869A1; EP2475869B1; NL2003445C2; WO2011028123A1

Abstract

Sistema de conversión de energía undimotriz (1), que comprende un conducto de agua (14), una cámara de superficie libre (16), y un dispositivo de conversión de energía (18), en el que: la cámara de superficie libre (16) se delimita por paredes (28, 30), la cámara de superficie libre (16) está durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas, la cámara de superficie libre (16) define una superficie libre (54) a un nivel (52) en el que el líquido está contiguo al gas, teniendo la superficie libre un área de superficie libre, el conducto de agua (14) se extiende desde un primer extremo (10) que se abre a una cuenca hidrográfica (8) hasta un segundo extremo (12) que se abre a la cámara de superficie libre (16), de tal forma que durante el uso el conducto de agua (14) se llena con el líquido y el líquido en la cámara de superficie libre (16) y el conducto de agua (14) forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre (54) se eleve y descienda periódicamente, y el dispositivo de conversión de energía (18) se dispone para convertir la energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía, caracterizado por que al menos una de las paredes (30) puede desplazarse linealmente, y por que el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento (32), cuyos medios de desplazamiento (32) pueden manipularse para desplazar la pared desplazable (30) de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

Description

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DESCRIPCIÓN

Sistema de conversión de energía undimotriz y procedimiento para convertir la energía undimotriz

5 [0001] La invención se refiere a un sistema de conversión de energía undimotriz, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

[0002] El documento WO-A1-2005/095790 desvela un sistema de conversión de energía undimotriz, en base a columnas de aguas oscilantes con una porción vertical y una porción horizontal. El sistema contiene tres columnas 10 verticales, que se inundan parcialmente con agua. Cada una de estas columnas verticales se extiende en horizontal en su extremo inferior por un conducto que alcanza una dirección de la ola ascendente y que termina una lumbrera que se abre al mar. Las áreas en sección transversal de los conductos horizontales son menores que las de sus columnas verticales adjuntas. El aire por encima del agua en las columnas verticales se mantiene en un habitáculo que se conecta a través de un turbo-generador accionado por aire al exterior del sistema. El agua de cada una de

15 las columnas puede oscilar. Cada una de las columnas de agua oscilantes tiene un periodo de resonancia, que difiere de una columna a otra. Cuando el periodo de resonancia de una columna está cercano al periodo máximo de las olas en la lumbrera del conducto relevante, entonces el agua en esta columna puede oscilar en resonancia con las olas. El aire por encima del agua se comprimirá y descomprimirá de forma cíclica, lo que hace que el turbogenerador gire.

20 [0003] Un problema del sistema conocido es que la eficiencia general es baja.

[0004] La invención tiene el objeto de superar el problema que se ha mencionado anteriormente, al menos parcialmente, o proporcionar una solución alternativa. En particular, la invención tiene el objeto de conseguir un

25 sistema de conversión de energía undimotriz con una eficiencia mayor que la del sistema conocido. La invención consigue este objetivo mediante un sistema como se define en la reivindicación 1.

[0005] Un sistema de conversión de energía undimotriz comprende un conducto de agua, una cámara de superficie libre y un dispositivo de conversión de energía. La cámara de superficie libre se delimita por paredes, está 30 durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas, y define una superficie libre que tiene un área de superficie libre a un nivel donde el líquido colinda con el gas. El conducto de agua se extiende desde un primer extremo, que está abierto se abre a un entorno del sistema, hasta un segundo extremo, que está abierto a la cámara de superficie libre. Durante el uso, el conducto de agua se llena con el líquido. El líquido en la cámara de superficie libre y el conducto de agua forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la

35 cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre ascienda y descienda periódicamente. El dispositivo de conversión de energía se dispone para convertir energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía. Al menos una pared puede desplazarse, y el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento, cuyos medios de desplazamiento pueden manipularse para desplazar la pared desplazable de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

40 [0006] Gracias a la pared desplazable y los medios de desplazamiento, el periodo natural del sistema puede ajustarse, de manera que pueda corresponder al periodo máximo de las olas. En comparación con la técnica anterior, esto significa que el sistema puede estar en resonancia con más de tres periodos máximos, usando a la vez menos espacio puesto que únicamente se requiere un conducto horizontal con cámara. Por consiguiente, la

45 eficiencia energética mejora, ya que el sistema se corresponderá con el periodo máximo de la ola durante más tiempo que con el dispositivo de la técnica anterior. Además, el requisito de espacio reducido puede conducir a una reducción del coste.

[0007] Cabe señalar que un artículo de Watts K.C. y col., titulado "Ocean Wave Energy Conversion Devices

50 Popular Today", publicado en Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, menciona una columna de agua oscilante de pared ajustable por TUNS. Sin embargo, en este caso, la forma de la columna oscilante se ajusta, girando las paredes inclinadas. Esto difiere de la invención actual en que las paredes no se mueven linealmente. Además, la sección transversal de la columna de agua no es constante en toda su altura debido a las paredes inclinadas. Por consiguiente, el sistema masa-muelle es no lineal. Además, el artículo

55 menciona que los experimentos indicaron un aumento del ancho de banda para las paredes de la cámara que descendían en la dirección vertical, contrariamente a los resultados teóricos. Una diferencia adicional es que el volumen total del agua en el sistema de la presente invención fluctúa relativamente menos que en el de la columna de agua oscilante de pared ajustable por TUNS (TUNS Adjustable Walled OWC), puesto que también hay agua en el conducto de agua de la presente invención.

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[0008] Se desvelan realizaciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

[0009] Preferiblemente, el sistema de conversión de energía undimotriz comprende adicionalmente medios de

5 control, en el que los medios de control están adaptados para determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, y para controlar los medios de desplazamiento de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda al periodo máximo. La provisión de medios de control da como resultado una forma cómoda de ajustar la pared desplazable.

10 [0010] En una realización, los medios de desplazamiento comprenden al menos una barra de empuje que está conectada en un primer extremo con los primeros medios de conexión móviles a la pared desplazable, y en un segundo extremo con los segundos medios de conexión móviles a la parte fija. Los medios de desplazamiento que comprenden una barra de empuje dan como resultado construcciones más estilizadas que pueden acomodarse en un cajón.

15 [0011] Preferiblemente, el conducto de agua tiene un área en sección transversal sustancialmente constante, y la pared desplazable puede desplazarse de tal forma que el área de superficie libre pueda ajustarse de la mitad del área en sección transversal del conducto de agua a tres veces, preferiblemente dos veces, el área en sección transversal del conducto de agua. La limitación de la proporción entre estos límites da como resultado un

20 ensanchamiento, o estrechamiento, relativamente pequeño del sistema a través del que fluye el líquido. De esta manera se minimizan las pérdidas debido a la turbulencia.

[0012] En una realización, el primer extremo del conducto de agua se une a una sección de pared superior oblicua, que está a un ángulo de 20º a 60º con un plano horizontal. Tal sección de pared facilita que las crestas de 25 las olas entren en el conducto de agua.

[0013] Preferiblemente, el primer extremo del conducto de agua se une a una sección de pared inferior convexa. Tal sección de pared inferior convexa minimiza la resistencia de las partículas líquidas cerca de la entrada del conducto de agua.

30 [0014] En una realización, la pared desplazable puede situarse opuesta al segundo extremo del conducto de agua. Situando la pared desplazable opuesta al segundo extremo del conducto de agua, en lugar de en el mismo lado que el conducto de agua, es relativamente fácil diseñar la cámara de superficie libre de tal forma que las pérdidas debido a la turbulencia cerca de la abertura del conducto de agua hasta la cámara de superficie libre se minimizan para

35 todas las posiciones de la pared desplazable.

[0015] Preferiblemente, el segundo extremo del conducto de agua se sitúa más abajo que el primer extremo del conducto de agua. Esto permite que el primer extremo del conducto de agua, que está abierto al mar, se sitúe tan cerca como sea posible del nivel del mar, de manera que se experimente una velocidad máxima del movimiento del

40 agua inducido por la ola. Al mismo tiempo, tener el segundo extremo más abajo permite que la cámara de superficie libre tenga una altura suficiente.

[0016] En una realización, el volumen de la cámara de superficie libre, con la pared desplazable situada de tal forma que el área de superficie libre sea máxima, equivale al menos al volumen de agua de una ola con una altura y 45 longitud operativas máximas. La cámara de superficie libre se hace muy grande, para que se absorba tanta energía como sea posible de cada ola.

[0017] Preferiblemente, el sistema de conversión de energía undimotriz comprende adicionalmente un conducto de aire, en el que el conducto de aire se extiende desde la cámara de superficie libre al entorno del sistema, de manera

50 que, durante el uso, el conducto de aire proporcione una conexión gaseosa entre el gas en la cámara de superficie libre y el aire exterior. Disponer de un conducto de aire reduce el efecto amortiguador sobre el sistema resorte-masa del aire por encima de la superficie libre.

[0018] En una realización, una pared de la cámara de superficie libre puede situarse opuesta al segundo extremo 55 del conducto de agua, cuya pared tiene una sección inferior curvada de manera cóncava. La sección inferior curvada de manera cóncava reduce la turbulencia del líquido entrante y saliente.

[0019] La invención se refiere adicionalmente a un procedimiento para convertir la energía undimotriz, de acuerdo con la reivindicación 12.

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[0020] La invención se explicará en más detalle, en base a las realizaciones preferidas, como se muestra en los dibujos adjuntos, en los que:

5 La figura 1 muestra un sistema de conversión de energía undimotriz con un paralelogramo articulado y un generador lineal;

la figura 2 muestra un sistema de conversión de energía undimotriz con un paralelogramo articulado y una turbina de aire;

10 la figura 3 muestra una primera pared posterior alternativa con bolsas llenas de aire flexibles;

la figura 4 muestra una segunda pared posterior alternativa con un prisma;

15 la figura 5 muestra una tercera pared posterior alternativa con un pivote inferior; y

la figura 6 muestra una cuarta pared posterior alternativa con un pivote superior.

[0021] Se representa un sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la presente invención con el

20 número de referencia 1. El sistema de energía undimotriz comprende un bastidor, en forma de un cajón hueco 2. El cajón 2 se proporciona sobre una cimentación 4 sobre el lecho marino 6. Un lado del cajón 2 se expone a un mar 8. Este lado del cajón 2 se representara como el lado del mar 10. El otro lado del cajón 2 se denominará el lado de tierra 12, aunque cabe señalar que en la práctica puede haber también agua por este lado del cajón. Sin embargo, el lado del mar 10 del cajón 2 es el lado que está expuesto a las olas del mar 8, mientras que el lado de tierra 12 no

25 está expuesto a las olas o está expuesto en menor medida.

[0022] El sistema de conversión de energía undimotriz 1 comprende adicionalmente un conducto de agua 14, una cámara de superficie libre 16 y un dispositivo de conversión de energía 18, aquí en forma de un generador lineal 20. El conducto de agua 14 se extiende desde un primer extremo al lado del mar 10, donde está abierto al mar a través

30 de una entrada 22, hasta un segundo extremo en el lado de tierra 12, donde se abre hasta la cámara de superficie libre 16 a través de una abertura 24. La entrada 22 se sitúa más alto que la abertura 24, de manera que el conducto de agua 14 esté inclinado con respecto a un plano horizontal. Gracias a esta inclinación, la entrada 22 puede estar lo más cerca posible de un nivel del agua mínimo 26 del mar 8, proporcionando al mismo tiempo una altura de agua suficiente en la cámara de superficie libre 16.

35 [0023] La cámara de superficie libre 16 se delimita por una pared frontal 28, una pared posterior 30 y paredes laterales no mostradas. La pared posterior 30 de la cámara de superficie libre puede desplazarse conectada a una pared posterior 31 del cajón 2 en el lado de tierra 12. En este caso, los medios de conexión móviles están integrados con los medios de desplazamiento 32, que comprenden dos paralelogramos de barra de empuje articulados 34. El

40 medio de desplazamiento 32 comprende adicionalmente un husillo helicoidal 36 y un electromotor 38 que se fija a la parte superior del paralelogramo de barra de empuje superior 34.

[0024] El generador lineal 20 comprende una placa de acero 40 que se monta de forma deslizable en la dirección longitudinal del conducto de agua 14. El generador lineal comprende adicionalmente unas bobinas eléctricas 42 que

45 se proporcionan en las paredes del conducto de agua 14.

[0025] La entrada 22 comprende una sección de pared superior oblicua 44 que tiene un ángulo con un plano horizontal de sustancialmente 45º. La entrada de agua 22 comprende adicionalmente una sección de pared inferior convexa 46. La forma de esta sección inferior curvada convexa 46 corresponde sustancialmente al perfil de la

50 amplitud de las partículas de agua bajo una ola superficial.

[0026] La pared posterior 30 de la cámara de superficie libre 16 se proporciona, al menos en su parte inferior, con una parte de pared inferior curvada cóncava 48. La parte de pared inferior curvada cóncava 48 guía el flujo en la cámara y reduce la turbulencia en la cámara de superficie libre 16. La cámara de superficie libre 16 está abierta a un 55 entorno a través de un conducto de aire 50 que se proporciona en la parte superior de la cámara de superficie libre

16.

[0027] Durante el uso, el conducto de agua 14 se llena con un líquido, en este caso agua marina del mar 8. La cámara de superficie libre se llena parcialmente también con agua marina. En una posición en equilibrio, el nivel 52

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del agua de mar en la cámara de superficie libre 16 es el mismo nivel que el nivel 26 del mar 8 en el exterior. En el nivel 52, la cámara de superficie libre define una superficie libre 54. Por encima de la superficie libre 54, hay un gas, en este caso aire del exterior que se comunica a través del conducto de aire 50 con un ambiente exterior del cajón 2. El aire exterior está contiguo al agua de mar en la superficie libre 54. La cámara de superficie libre 16 de esta y otras

5 realizaciones de la invención tiene un área de la superficie libre 54 que es sustancialmente constante a diferentes niveles, en particular, sustancialmente constante sobre sustancialmente la totalidad de la altura de la cámara de superficie libre 16.

[0028] El cajón 2 y su entrada de agua 22 están diseñados de tal forma que la entrada de agua 22 se encuentre

10 por debajo del agua baja del diseño. Al igual que el agua baja del diseño, puede seleccionarse la menor marea astronómica, o el nivel del mar bajo medio o un nivel del mar bajo que se selecciona en base a la frecuencia o tiempo que exceda este nivel.

[0029] El mar 8 tendrá olas superficiales en un patrón de olas con un periodo máximo. Una ola superficial tiene dos

15 estados de energía: energía cinética y potencial. La energía cinética se asigna al movimiento del agua circular o elipsoidal. La energía potencial fluctúa con la cresta de la ola y depresión de la ola. Por consiguiente, las partículas de agua en una cresta de ola que llega a la entrada 22 tienen una velocidad dirigida hacia la entrada 22 y una presión del agua que es superior a la presión del agua al mismo nivel en la cámara de superficie libre, asumiendo que el nivel 52 del agua de mar en la cámara de superficie libre 16 se encuentra en su posición de equilibrio, es

20 decir, en la superficie libre 54. La velocidad de las partículas de agua induce al agua a entrar al conducto de agua

14. Al mismo tiempo, la diferencia de presión entre el agua de mar fuera de la entrada 22 y dentro de la cámara de superficie libre 16 hace que el agua fluya a través del conducto de agua 14 también hasta la cámara de superficie libre 16. En una depresión de la ola este efecto es a la inversa. La velocidad de las partículas de agua se dirige lejos de la entrada 22 y la presión fuera de la entrada 22 es inferior a la de dentro de la cámara de superficie libre 16.

25 Como resultado, el agua fluirá fuera de la cámara de superficie libre 16, a través del conducto de agua 14 hasta el mar 8.

[0030] Durante el aumento y caída del agua en la cámara de superficie libre 16, el agua en la cámara de superficie libre actúa como un resorte. Si el nivel del agua en la cámara de superficie libre 16 es superior al nivel del agua 30 medio fuera en la entrada 22, entonces la presión resultante en la abertura 24 ejerce una fuerza dirigida hacia fuera sobre el agua en el conducto de agua 14. Un nivel del agua reducido en la cámara de superficie libre en comparación con el nivel exterior medio en la entrada 22 da como resultado un descenso de la presión del agua en la abertura 24 y una fuerza dirigida hacia dentro correspondiente sobre el agua en el conducto de agua 14. Estas fuerzas inducidas por la presión aumentan la velocidad del agua en el conducto de agua 14 durante la primera fase

35 del flujo entrante o saliente del agua, al mismo tiempo que contrarresta el flujo de agua en la fase final del flujo entrante o el flujo saliente. Este efecto de resorte forma, en combinación con la masa definida por la masa del agua en el conducto de agua 14 y la cámara de superficie libre 16, un sistema masa-muelle.

[0031] Un sistema masa-muelle tiene un periodo natural que es resultado de tanto la constante de resorte como la

40 masa del sistema. La constante de resorte se define por varias variables, incluyendo la proporción entre el área en sección transversal de la cámara de superficie libre 16 y el conducto de agua 14. Gracias a la invención, es posible ajustar tanto la masa como la constante de resorte de manera continua, ajustando la pared posterior 30 de la cámara de superficie libre 16. El desplazamiento de la pared posterior 30 en la dirección de la pared frontal 28 reduce el área de la superficie libre 54, que aumenta la constante de resorte, y reduce la masa del agua en la

45 cámara de superficie libre 16. Como resultado, el periodo natural del sistema se reduce. El desplazamiento de la pared posterior 30 lejos de la pared frontal 28 aumenta la superficie libre 54, reduciendo la constante de resorte, y aumenta la masa de agua total. Ambos efectos dan como resultado un aumento del periodo natural del sistema.

[0032] Si el periodo natural del sistema es igual a o cercano al periodo natural del patrón de oleaje marino, 50 entonces el sistema masa-muelle estará en resonancia. Cada ola marina en la entrada 22 añade energía al sistema.

[0033] La energía se recolecta del sistema masa-muelle a través del dispositivo de conversión de energía, en esta realización el generador lineal 20. El agua marina que fluye hacia atrás y hacia delante en el conducto de agua 14 mueve la placa de acero 40. El movimiento de esta placa de acero provoca un campo magnético cambiante en las

55 bobinas 42, lo que conduce a corrientes eléctricas. Estas corrientes se transforman y se transportan a los usuarios finales de una manera conocida (pero no mostrada) fuera del sistema.

[0034] El desplazamiento de la pared posterior 30 puede hacerse de forma manual o automática. En el sistema manual, la corriente y/o periodo natural esperado del las olas marinas se determina en base a la experiencia del

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controlador del sistema o en base a las mediciones. Este periodo natural de las olas marinas debe corresponder al periodo natural del sistema masa-muelle. Una relación entre el periodo natural del sistema masa-muelle y la posición de la pared posterior desplazable 30 puede presentarse en un gráfico o una tabla, en base a las pruebas o cálculos. El operador del sistema de conversión de energía undimotriz lee la configuración relevante y ajusta la posición de la 5 pared posterior desplazable 30 a través de los medios de desplazamiento 32. En esta realización, esto implica que el electromotor 37 se manipula haciendo que el husillo helicoidal 36 gire. Esta rotación se traslada a la articulación superior e inferior de los paralelogramos de barra de empuje articulados 34 en un movimiento lineal, moviendo las dos articulaciones alejadas entre sí, o una hacia otra dependiendo de la dirección rotacional del husillo helicoidal 36. El movimiento de las articulaciones la una hacia la otra hace que el paralelogramo se agrande, lo que da como

10 resultado el movimiento de la pared posterior desplazable 30 hacia la pared frontal 28, como puede observarse al comparar las líneas continuas de la figura 1 con las líneas discontinuas.

[0035] El sistema de conversión de energía undimotriz también puede controlarse mediante una unidad de control (no mostrada) que se conecta a un dispositivo de medición para medir el periodo natural de las olas marinas. Tal 15 dispositivo de medición puede ser una boya de olas o una cámara (por ejemplo, a bordo de un satélite), radar, etc. El periodo natural medido se suministra por la unidad de control a un algoritmo, o una tabla de consulta, con el fin de determinar la posición requerida correspondiente de la pared posterior desplazable 30. Si la posición requerida diverge de la posición actual, entonces el electromotor 38 se controla de la manera que se ha descrito anteriormente. Preferiblemente, el sistema de control comprende una retroalimentación mediante un detector (no

20 mostrado) de posición, angular o rotacional para determinar la posición real de la pared posterior móvil 30. Preferiblemente, la pared posterior móvil 30 no se ajusta en vista de cada ola individual que llega al lado del mar 10 del sistema de conversión de energía undimotriz 1, con el fin de evitar pérdidas energéticas causadas por el desplazamiento de la pared posterior desplazable 30. En su lugar, la pared posterior desplazable 30 se ajusta periódicamente, por ejemplo, cada 15 a 30 minutos.

25 [0036] El sistema de conversión de energía undimotriz 1 está diseñado de tal forma que pueda absorber una ola en su totalidad, en condiciones de diseño máximas. La ola en su totalidad se define en este contexto como la cantidad de agua de la cresta de la ola por encima del nivel del mar medio, más el valor absoluto del agua ausente en la depresión de la ola por debajo del nivel del mar medio. La ola de diseño máximo es una ola con una altura

30 máxima que se produce en un mar con un periodo pico máximo para la cual está diseñado el sistema de conversión de energía undimotriz 1. Para la ola de diseño máximo con una longitud y altura determinados, el volumen de agua de toda la ola es aproximadamente L·H/π-por metro de ola. Esta cantidad de agua tiene que alojarse en la cámara de superficie libre 16. La altura de esta cámara de superficie libre 16 se delimita por las dimensiones del cajón 2. La altura de la columna de agua máxima que puede alojarse en la cámara de superficie libre 16 puede ser inferior a

35 esta, ya que el nivel del agua en equilibrio en la cámara de superficie libre 16 puede tener un valor mínimo y máximo debido a diferencias en las mareas. Partiendo del diseño con una altura de columna de agua determinada, el volumen de agua calculado de la ola del diseño da como resultado un área de superficie libre máxima requerida y, por lo tanto, la posición de la pared frontal 28 con respecto a la pared posterior desplazable 32 en su última posición. Entonces, las dimensiones del conducto de agua 14 pueden seleccionarse de tal forma que la constante de resorte y

40 la masa del sistema de resorte-masa resultante den como resultado un periodo natural que corresponda al periodo natural de la ola del diseño máximo.

[0037] Las condiciones anteriores pueden conducir a las siguientes dimensiones, en base a las condiciones diseñadas en la costa oeste de Europa que está expuesta al Océano Atlántico. Se ha asumido un nivel del mar de

45 menos de 11 metros. El sistema de conversión de energía undimotriz 1 está diseñado para conseguir un rendimiento óptimo para las siguientes condiciones de oleaje: hmín es 0,25 metros, hmáx es 2,5 metros, el periodo de ola mínimo es 6 segundos, y el periodo de ola máximo es 15 segundos. La ola máxima (H = 2,5 m T = 15 s) corresponde a un volumen por ola (de 1 metro de anchura) de 125 m3. En base a las condiciones del diseño, se adoptan las siguientes dimensiones funcionales:

50

Anchura del cajón: 30 metros

Altura del cajón: 23 metros

Longitud del conducto de agua: 20 metros

Altura del conducto de agua: 4 metros

Anchura mínima de la cámara de superficie libre: 2 metros

Anchura máxima de la cámara de superficie libre: 8 metros

Nivel de la línea central de la parte delantera del conducto de agua: 6 metros (por encima del lecho marino)

Nivel de la línea central de la parte delantera del conducto de agua: 3 metros (por encima del lecho marino)

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[0038] Para olas de un diseño mayor, las dimensiones de la altura y anchura del conducto de agua de la cámara de superficie libre deben aumentarse para alojar el volumen de agua por ola.

5 [0039] Un sistema de conversión de energía undimotriz alternativo de acuerdo con la invención se representa por 101 en la figura 2. Los componentes del sistema 101 que son iguales a, o corresponden a, los componentes del sistema 1 se representan con el mismo número de referencia al que se le suma 100. Estos componentes no se describirán en detalle a continuación. El sistema de conversión de energía undimotriz 101 comprende un dispositivo de conversión de energía alternativo 118 en forma de una turbina de aire 152 que se coloca en el conducto de aire

10 150. En esta realización, el aire por encima de la superficie libre 154 únicamente puede entrar o dejar la cámara de superficie libre 116 a través de la turbina de aire 152. Preferiblemente, se escoge una turbina de aire 152 que se accione tanto por el flujo de aire saliente como el entrante, tal como una turbina de Wells.

[0040] Las figuras 3-6 muestran paredes posteriores desplazables alternativas con los medios de desplazamiento

15 correspondientes. Estos pueden combinarse con cualquiera de los dispositivos de conversión de energía 18 y 118 de las figuras anteriores o cualquier otro dispositivo de conversión de energía que opere sobre la energía cinética y/o potencial en el flujo de agua, o aire. Únicamente se muestran en las figuras 3-6, y se describen a continuación, las partes de la pared posterior y los medios de desplazamiento que difieren de las realizaciones anteriores, y las partes relacionadas del sistema.

20 [0041] El sistema de conversión de energía undimotriz 201 de la figura 3 comprende un cajón 202, una cámara de superficie libre 216, una pared frontal 228 y una pared posterior desplazable 230. La pared posterior desplazable 230 se desplaza linealmente a través de los medios de desplazamiento 232, comprendiendo en esta realización múltiples bolsas llenas de aire flexibles 234, mangueras y medios de bombeo (no se muestran). En este caso, las

25 cuatro bolsas llenas de aire flexibles 234 se llenan con agua marina a través de las mangueras y medios de bombeo. Los medios de bombeo se controlan de manera comparable como en el sistema de conversión de energía undimotriz 1 que se ha descrito en primer lugar. El bombeo del agua a las bolsas llenas de aire flexibles 234 da como resultado que la pared posterior desplazable 230 se mueva hacia la pared frontal 228. El bombeo del agua fuera de las bolsas llenas de aire flexibles 234 da como resultado lo contrario.

30 [0042] Un sistema de conversión de energía undimotriz 301 comprende un cajón 302, una cámara de superficie libre 316, una pared frontal 328, una pared posterior desplazable 330 y medios de desplazamiento 332 que comprenden las barras de empuje 333, y 334 que se conectan entre sí y la pared posterior móvil 330 a través de las articulaciones 335 para formar una forma de prisma. Una barra de empuje vertical 333 se extiende a lo largo de la

35 pared posterior 331 del cajón 302 y se conecta al mismo a través de medios de conexión móviles, en este caso los medios de conexión deslizante verticales 336. La pared posterior desplazable 330 se conecta de forma deslizable con su parte inferior a una parte inferior 339 del cajón 302 a través de medios de conexión móviles adicionales, en este caso los medios de conexión deslizante horizontales 337. Un electromotor 338 empuja o tira de la barra de empuje vertical 333 hacia arriba o hacia abajo que se traslada a través de las dos barras de empuje basculantes 334

40 hasta un movimiento horizontal de la pared posterior 330, a lo largo de los medios de conexión deslizante horizontales 337, como se muestra por las líneas discontinuas en la figura 4.

[0043] Un sistema de conversión de energía undimotriz 401, que no forma parte de la materia objeto reivindicada, comprende un cajón 402, una cámara de superficie libre 416, una pared frontal 428 y una pared posterior 45 desplazable 430 con los medios de desplazamiento 432 que comprenden un husillo helicoidal 436 y un electromotor

438. El husillo helicoidal 436 se conecta a una parte superior de la pared posterior desplazable 430. El medio de conexión móvil, en esta realización una articulación 437, conecta la pared posterior desplazable 430 a una parte inferior 439 del cajón 402. La operación del electromotor 438, de una manera como se describe en relación a la primera realización, hace que la pared posterior desplazable 430 se mueva hacia o desde la pared frontal 428 a lo

50 largo del husillo helicoidal 436. Cabe señalar que en las realizaciones de la figura 5 y 6 el área de superficie libre no es constante, ya que la mayor parte de las configuraciones de los medios de desplazamiento dan como resultado una pared posterior desplazable inclinada 430. Esto da como resultado un sistema masa-muelle no lineal.

[0044] Un sistema de conversión de energía undimotriz 501, que no forma parte de la materia objeto reivindicada,

55 comprende un cajón 502, una cámara de superficie libre 516, una pared frontal 528, una pared posterior desplazable 530 y unos medios de desplazamiento 532 que comprenden un paralelogramo de barra de empuje articulado 534, un husillo helicoidal 536 y un electromotor 538. La operación del electromotor 538 da como resultado el paralelogramo 534 que se agranda o se hace más pequeño, al igual que en la primera realización desvelada, que se traslada en una rotación de la pared posterior desplazable 530 alrededor de un medio de conexión en forma de una

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articulación 537 que conecta de forma giratoria la pared posterior móvil 530 con una parte superior no mostrada del cajón 502.

[0045] El cajón de cada una de las realizaciones está hecho preferiblemente de hormigón. Sin embargo, también

5 pueden usarse otros materiales, tales como metales o plástico, dentro del alcance de la invención. La pared posterior móvil de cada una de las realizaciones está hecha preferiblemente de acero, sin embargo, también están dentro del alcance de la invención otros materiales, tales como plástico u otros metales.

[0046] La invención no se limita a las realizaciones desveladas, y se incluyen variantes por las reivindicaciones

10 adjuntas. En lugar de un electromotor también puede usarse otro medio de accionamiento, tal como un motor hidráulico. En lugar de desplazar una pared posterior, una o más de las demás paredes, tal como una pared frontal y/o una pared lateral, pueden desplazarse con el fin de cambiar el área de la superficie libre. Pueden escogerse otras dimensiones en vista de los diferentes criterios ambientales y de diseño. Pueden usarse dispositivos de conversión de energía alternativos dentro del concepto de la invención. Estos conceptos pueden usar diferentes

15 formas de la energía fluidodinámica del agua y/o el aire, es decir, la energía potencial del agua, la energía cinética del agua, la energía cinética del aire y/o la energía en la sobrepresión del aire en comparación con la presión exterior. Un dispositivo de conversión de energía alternativo puede usar un exceso de agua en la cámara de superficie libre a un nivel superior que el nivel del agua medio, de tal forma que el agua colme su punto más alto y fluya de nuevo a través de una turbina de agua de cabezal bajo normal de vuelta a un nivel del agua estancada.

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de conversión de energía undimotriz (1), que comprende un conducto de agua (14), una cámara de superficie libre (16), y un dispositivo de conversión de energía (18), en el que:

5 la cámara de superficie libre (16) se delimita por paredes (28, 30),

la cámara de superficie libre (16) está durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas,

10 la cámara de superficie libre (16) define una superficie libre (54) a un nivel (52) en el que el líquido está contiguo al gas, teniendo la superficie libre un área de superficie libre,

el conducto de agua (14) se extiende desde un primer extremo (10) que se abre a una cuenca hidrográfica (8) hasta 15 un segundo extremo (12) que se abre a la cámara de superficie libre (16), de tal forma que durante el uso el conducto de agua (14) se llena con el líquido y el líquido en la cámara de superficie libre (16) y el conducto de agua

(14) forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre (54) se eleve y descienda periódicamente, y

20 el dispositivo de conversión de energía (18) se dispone para convertir la energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía, caracterizado por que

al menos una de las paredes (30) puede desplazarse linealmente, y por que

25 el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento (32), cuyos medios de desplazamiento (32) pueden manipularse para desplazar la pared desplazable (30) de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.
2. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende

30 adicionalmente, medios de control, en el que los medios de control están adaptados para determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, y para controlar los medios de desplazamiento (32) de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda al periodo máximo.
3. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que los

35 medios de desplazamiento (332) comprenden al menos una barra de empuje (334) que se conecta en un primer extremo con los primeros medios de conexión móviles (335) a la pared desplazable (330) y en un segundo extremo con los segundos medios de conexión móviles (335) a una parte fija (331) del sistema de conversión de energía undimotriz (301).

40 4. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conducto de agua (14) tiene un área en sección transversal sustancialmente constante, y la pared desplazable (30) puede desplazarse de tal forma que el área de superficie libre puede ajustarse de la mitad del área en sección transversal del conducto de agua (14) a tres veces, preferiblemente dos veces, el área en sección transversal del conducto de agua (14).

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5. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer extremo del conducto de agua (14) se une a una sección de pared superior oblicua (44), que está a un ángulo de 20º a 60º con un plano horizontal.

50 6. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer extremo del conducto de agua (14) se une a una sección de pared inferior convexa (46).
7. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones

55 anteriores, en el que la pared desplazable (30) puede situarse opuesta al segundo extremo del conducto de agua (14).
8. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo extremo del conducto de agua (14) se sitúa más abajo que el primer extremo del

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conducto de agua (14).
9. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen de la cámara de superficie libre (16), con la pared desplazable (30) situada de tal

5 forma que el área de superficie libre sea máxima, equivale al menos al volumen de agua de una ola con una altura y longitud operativas máximas.
10. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un conducto de aire (50), en el que el conducto de aire se extiende desde

10 la cámara de superficie libre (16) al entorno del sistema, de manera que, durante el uso, el conducto de aire (50) proporcione una conexión gaseosa entre el gas en la cámara de superficie libre (16) y el aire exterior.
11. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones

anteriores, en el que una pared de la cámara de superficie libre (16) puede situarse opuesta al segundo extremo del 15 conducto de agua (14), cuya pared tiene una sección inferior curvada de manera cóncava.
12. Procedimiento para convertir la energía undimotriz, que comprende

proporcionar un sistema de conversión de energía undimotriz (1), de acuerdo con una cualquiera de las

20 reivindicaciones 1-11, en un mar (8), de tal forma que el segundo extremo del conducto de agua (14) esté por debajo de un nivel del agua bajo de diseño y que el agua de mar entre en la cámara de superficie libre (16) a través del conducto de agua (14), y

desplazar de forma lineal la pared desplazable (30) para ajustar el tamaño del área de superficie libre con el fin de 25 ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.
13. Procedimiento para convertir la energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende adicionalmente determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, en el que la pared desplazable (30) puede desplazarse de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda

30 al periodo máximo.

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