ES2538751B1 - Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua - Google Patents

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Abstract

Sistema y procedimiento de generación eléctrica en redes de distribución de agua.#Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua que comprende:#- Un generador hidroeléctrico (1) que tiene una entrada y una salida de agua en bypass respecto de cualquier elemento que cree un gradiente de presión en una red de distribución.#- Un limitador de caudal (6) para limitar el caudal a través de la entrada y de la salida del generador hidroeléctrico.#Opcionalmente el sistema comprende una electroválvula y/o una válvula reductora de presión en serie y/o una válvula de control (3) que cree un gradiente de presión en ese punto de la red. El generador hidroeléctrico (1) puede estar conectado en bypass respecto de la válvula de control (3) que puede contar con un controlador, además de un controlador para el generador hidroeléctrico (1). Gracias a la utilización de un limitador de caudal se consigue, además de una estabilidad en el aporte, simplificar constructivamente el montaje del conjunto y reducir costes.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua. OBJETO DE LA INVENCION
Es objeto de la presente invention un sistema y procedimiento de generation electrica en redes de distribution de agua y particularmente de manera controlada, optimizada y estable.
Caracteriza a la presente invention el hecho de utilizar como medio de estabilidad en el aporte del fluido un limitador de caudal, lo que redunda en un aporte en regimen constante, continuo, sin fluctuaciones, ademas de simplificar y abaratar la instalacion.
Por lo tanto, la presente invention se circunscribe dentro del ambito de los medios de generation de energla electrica en redes de distribution, preferiblemente de distribution de agua.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Las redes de distribution de fluidos (generalmente agua) para consumo humano, agricola o industrial consisten en un entramado de tuberlas que permiten que el agua llegue a cada punto de consumo. El origen de esta agua distribuida esta en un punto elevado como una balsa, deposito, tubo de alta presion o incluso estacion de bombeo que “eleva” el agua de forma electromecanica y esto es necesario para que el agua pueda llegar a todos los puntos de consumo. Como consecuencia, existen a menudo zonas de la red donde la presion llega a ser demasiado alta, y, frecuentemente se tiene que disipar la presion excedente para reducir costes de infraestructura demasiado robusta y para minimizar roturas y fugas.
En consecuencia, las redes de distribution incluyen tlpicamente valvulas reductoras de presion para reducir la presion del agua.
Este tipo de redes de distribucion de agua puede tener sensores, componentes, iluminacion, etc, que requieran energla electrica. Esta ultima puede obtenerse directamente desde la red electrica publica; sin embargo, no siempre la electricidad es tan facilmente accesible.
En unos casos, para generar electricidad se puede utilizar paneles solares, pero estos tienen inconvenientes, ya que estan limitados en su capacidad para generar energla, como por ejemplo durante los dlas nublados o condiciones meteorologicas adversas prolongadas. Ademas, tales paneles solares necesitan ser colocados en el exterior y en una zona que pueda recoger facilmente la luz solar. No solamente puede ser diflcil la colocation, sino que el panel solar tambien puede ser danado, por vandalismo o por otros medios. Estos paneles solares ademas tienen que tener una baterla suficientemente grande para poder trabajar a lo largo de toda la noche mas el tiempo posterior incierto de lluvia y nubes.
En otros casos, se utilizan unicamente baterlas para suministrar la energla necesaria para los sensores, controladores electronicos, etc. Sin embargo, las baterlas tienen una cantidad limitada de energla que puede proporcionarse a estos componentes, y por lo tanto tienen una vida util limitada. Para ello es necesario que estos sitios puedan visitarse de forma rutinaria y que las baterlas puedan ser reemplazadas. Ademas, en algunos casos, la energla de la baterla por si sola es insuficiente para proporcionar la electricidad necesaria para todos los componentes electricos.
Se ha observado que la reduction en la presion del fluido disipa energla que puede ser utilizada ventajosamente para generar energla electrica.
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Por ejemplo, son conocidos los generadores hidroelectricos que son accionados por el paso del agua a traves de una tubena con una turbina montada en su interior, que al girar y hacer girar a su vez a un generador, crea electricidad.
Sin embargo, se ha observado que estos sistemas tienen varias desventajas. Una desventaja es que el sistema estara funcionando y produciendo electricidad constantemente siempre que exista un flujo de fluido a traves de la tubena. Una vez que las batenas u otros tipos de almacenamiento de energia se hayan llenado completamente a su nivel maximo, el exceso de energia se debera desviar a serpentines de calefaccion o disipadores similares. En nuestro caso no es tal el inconveniente pues es una picoturbina y el exceso de electricidad es disipado con un regulador pequeno.
Otra desventaja es que los propios generadores hidroelectricos se desgastan prematuramente debido a su movimiento y a la accion constante.
Ademas estos sistemas requieren que el regimen sea constante para poder funcionar de manera optima, lo cual no se puede conseguir con condiciones variables de presion y caudal dentro de la tubena. Estas variaciones en las condiciones de caudal y presion son tipicas en las redes de abastecimiento y suponen el mayor reto e inconveniente para la mayona de los sistemas actuales.
Tambien existe el sistema y procedimiento de generation electrica, relativa a un sistema de generation de energia electrica en redes de distribution que comprende: un generador hidroelectrico con una entrada de agua y una salida en comunicacion con una tubena o valvula de una red distribucion de agua; un piloto de control de presion diferencial para limitar la presion diferencial a traves de la entrada y salida del generador hidroelectrico y una valvula actuable electricamente para controlar el paso de agua a traves de un generador hidroelectrico. El dispositivo piloto de control diferencial utilizado incluye una entrada de fluido, una salida de fluido, asi como conexiones para introducir fluido en las camaras del dispositivo de presion diferencial y la comunicacion de fluido con otros componentes o tubenas del sistema.
Por lo tanto, estos sistemas de generacion electrica en redes de distribucion hidraulica presentan el inconveniente requerir conexiones adicionales para conocer la presion antes y despues del generador, con objeto de lograr una estabilidad en el aporte.
En consecuencia, es objeto de la presente solicitud simplificar la instalacion de los medios necesarios en un sistema de generacion electrica en redes de distribucion hidraulicas para conseguir un aporte de fluido en regimen constante, continuo y sin fluctuaciones.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El sistema de generacion de energia electrica en redes de distribucion comprende:
- Un generador hidroelectrico con una entrada y una salida de agua en comunicacion con una valvula de una red de distribucion o en paralelo a cualquier elemento que aporte un gradiente de presion.
- Un limitador de caudal colocado en serie antes o despues del generador hidroelectrico para limitar el caudal de paso por este generador.
Opcionalmente, el sistema puede contar con una electrovalvula para poder comandar el paso o la interruption del agua hacia el generador hidroelectrico, pudiendo asi arrancar o detener la generacion electrica a voluntad.
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Los limitadores de caudal son aparatos de gran sensibilidad que limitan el paso del flujo a un caudal determinado, independientemente de la presion de la red. Existen modelos basados en cartuchos disenados para un caudal determinado que se montan en carcasas de diferentes diametros y formas, para conexiones a tuberla de 25 mm a 750 mm de diametro. Ofrecen una gran precision de ±5%.
Otros modelos de limitadores disponen de cartuchos que permiten la regulation de caudal variable con diferentes posiciones de ajuste de caudal. Estos cartuchos pueden ser ajustables tanto interiormente como externamente. A estos limitadores se puede incorporar un servomotor electrico tipo todo-nada, 3 puntos o modulante.
El uso de pilotos de control de presion diferencial en la generation hidroelectrica en redes de distribution es algo conocido y que cae dentro del ambito de los tecnicos del sector de las redes de abastecimiento.
Sin embargo, los limitadores de caudal son utilizados en la industria, particularmente en los circuitos de refrigeration, siendo mundos practicamente estancos ya que los tecnicos y medios empleados en las redes de abastecimiento son diferentes de los empleados en los circuitos de refrigeracion.
En una posible forma de realizacion, el generador hidroelectrico esta montado en un bypass respecto de la valvula de control actuable de la red de distribucion, de manera que la entrada del generador esta en comunicacion con el fluido agua arriba de la valvula de control, y la salida del generador esta en comunicacion con el fluido agua abajo de la valvula de control.
El sistema ademas puede incluir un controlador electronico conectado con la electrovalvula de control para actuar sobre la misma.
El sistema puede comprender un tipo de almacenamiento de energla conectado con el generador hidraulico, que pudiera ser una baterla o un condensador.
El sistema puede comprender un controlador electronico conectado al generador hidroelectrico para optimization de la energla generada por el sistema.
Gracias a la utilization de un limitador de caudal como medio para lograr una estabilidad en el aporte del fluido al generador hidroelectrico, es decir, para lograr un regimen constante, continuo, sin fluctuaciones, se consigue, ademas de este fin, simplificar constructivamente el montaje del conjunto y reducir costes de instalacion.
El generador hidroelectrico se puede montar en todo lugar donde exista una posibilidad de gradiente de presion como son:
• las valvulas reductoras de presion o reguladoras en general
• las valvulas parcialmente estranguladas
• entradas a depositos
• fuentes, grifos
El sistema ademas puede comprender un controlador electronico conectado con una valvula reductora de presion, valvula parcialmente estrangulada, fuente o grifo para actuar sobre la misma.
El sistema puede comprender ademas una valvula reductora en serie con el generador hidroelectrico para evitar que la presion sea mas elevada de lo deseado agua abajo de este generador en caso de tener un consumo reducido o cercano a cero.
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A lo largo de la description y de las reivindicaciones la palabra “comprender” y sus variantes no pretenden excluir otras caracterlsticas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracterlsticas de la invention se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invencion.
EXPLICACION DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica de la misma, se acompana como parte integrante de dicha descripcion un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.
En la figura 1, se muestra un esquema simplificado de un sistema de generation electrica en redes de distribution mediante la utilization de un piloto de control de presion diferencial.
En la figura 2, se muestra un esquema de un sistema de generacion electrica en redes de distribucion mediante la utilizacion de un limitador de caudal.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION.
A la vista de las figuras, se describe seguidamente un modo de realizacion preferente de la invencion propuesta.
En la figura 1, se muestra un esquema simplificado de un sistema de generacion electrica en redes de distribucion mediante la utilizacion de un piloto de control de presion diferencial, donde se puede observar un generador hidroelectrico (1) con una entrada y una salida de agua en comunicacion con una tuberla o una valvula de una red de distribucion; un piloto de control de presion diferencial (2) para limitar la presion diferencial a traves de la entrada y salida del generador hidroelectrico y una valvula de control (3) que crea un gradiente de presion en ese punto de la red.
El piloto de control de presion diferencial (2) precisa de una primera conexion (4) que va desde el piloto de control de presion diferencial (2) hasta un punto agua arriba del generador (1), y una segunda conexion (5) que va desde el piloto de control de presion diferencial (2) hasta un punto agua abajo del mismo con objeto de regular un correcto funcionamiento del sistema. Otra realizacion existente consiste en integrar el piloto diferencial al cuerpo del generador hidroelectrico.
En la figura 2 se muestra el sistema de generacion electrica en redes de distribucion de agua que comprende:
- Un generador hidroelectrico (1) con una entrada y una salida de agua en bypass respecto de cualquier elemento que cree un gradiente de presion en una red de distribucion.
- Un limitador de caudal (6) para limitar el caudal a traves de la entrada y de la salida del generador hidroelectrico
El elemento que crea un gradiente de presion en la red de distribucion puede ser una valvula de control (3) que a su vez puede ser algun tipo de valvula de entre las siguientes:
- una valvula reductora de presion instalada aguas arriba de manera que la entrada del generador esta en comunicacion con el fluido agua arriba de la valvula, y la salida del generador esta en comunicacion con el fluido agua abajo de la valvula.
- una valvula mantenedora de presion instalada aguas abajo
- una valvula reguladora de caudal. ,
El sistema ademas puede comprender un controlador electronico conectado con la valvula de control para actuar sobre la misma mediante un actuador y/o una electrovalvula.
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El sistema puede contar con un tipo de almacenamiento de energla conectado con el generador hidraulico, pudiendo ser una baterla o un condensador.
El sistema puede contar con un controlador electronico conectado al generador hidroelectrico 10 para optimization de la energla generada por el sistema.
El sistema puede contar con una electrovalvula en serie con el generador para aportar o cortar el suministro de agua a este ultimo y asl poder encender y apagar el generador a voluntad.
15 Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invention, asl como la manera de ponerla en practica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podra ser llevada a la practica en otras formas de realization que difieran en detalle de la indicada a tltulo de ejemplo, y a las cuales alcanzara igualmente la protection que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (7)

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    ES 2 538 751 A1
    REIVINDICACIONES
    1. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua caracterizado porque comprende:
    - Un generador hidroelectrico (1) con una entrada y una salida de agua en bypass respecto de cualquier elemento que cree un gradiente de presion en una red de distribucion.
    - Un limitador de caudal (6) en serie con el generador hidroelectrico para limitar el caudal a traves de este generador
  2. 2. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 1, caracterizado porque cuenta con un tipo de almacenamiento de energla conectado con el generador hidraulico, que pudiera ser una baterla o un condensador.
  3. 3. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 1, caracterizado porque comprende un controlador electronico conectado con el generador hidroelectrico para optimization de la energla generada por el sistema.
  4. 4. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 1, caracterizado porque comprende una electrovalvula para abastecer de agua o cortar el agua al generador hidroelectrico, para encender y apagar este a voluntad.
  5. 5. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 1, caracterizado porque comprende una valvula reductora de presion antes o despues del generador hidroelectrico para evitar que la presion sea demasiado elevada agua abajo en caso de consumo reducido o cercano a cero.
  6. 6. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 1, caracterizado porque el elemento que crea un gradiente de presion en la red de distribution es una valvula de control (3), pudiendose ser:
    - una valvula reductora de presion instalada aguas arriba de manera que la entrada del generador esta en comunicacion con el fluido agua arriba de la valvula, y la salida del generador esta en comunicacion con el fluido agua abajo de la valvula.
    - una valvula mantenedora de presion instalada aguas abajo
    - una valvula reguladora de caudal. ,
  7. 7. - Sistema de generation electrica en redes de distribution de agua, segun la revindication 6, caracterizado porque ademas comprende un controlador electronico conectado con la valvula de control para actuar sobre la misma mediante un actuador y/o una electrovalvula.
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