ES2557297T3

ES2557297T3 - Aparato para la conversión de energía de flujos de olas o de corrientes utilizando tubos que funcionan como bombas Venturi

Info

Publication number: ES2557297T3
Application number: ES07730008.5T
Authority: ES
Inventors: Peter Roberts
Original assignee: Verderg Ltd
Current assignee: Verderg Ltd
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2016-01-25
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: AU2007280570B2; EP2064441A1; AU2007280570A1; US20100207393A1; EP2064441B1; WO2008015047A1; JP2009545692A; US8446031B2; PT2064441E; CA2659578A1; JP5118138B2; CA2659578C; KR101354182B1; KR20090038923A

Abstract

Aparato para generar electricidad utilizando flujo de mareas o de corrientes en una masa de agua, que comprende: - un conducto de flujo (30) que tiene una entrada y una salida; - un rotor situado en el conducto de flujo; y - un generador (32) conectado al rotor; caracterizado porque el aparato comprende una disposición de primeros (10) y segundos (11) tubos, estando dotado cada primer tubo de una serie de orificios (12, 13) separados a lo largo de su longitud, y estando dispuestos los primeros tubos con respecto a los segundos tubos de tal modo que se define un Venturi entre las paredes de los primeros y los segundos tubos adyacentes; en el que el agua de dicha masa puede entrar al conducto de flujo a través de la entrada, y los primeros tubos están conectados a la salida del conducto de flujo de tal modo que el flujo de agua más allá de la disposición de los primeros y los segundos tubos hace que los primeros tubos actúen como bombas Venturi, aspirando agua a través del conducto de flujo y accionando el rotor.

Description

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DESCRIPCION

Aparato para la conversion de energfa de flujos de olas o de corrientes utilizando tubos que funcionan como bombas Venturi

Sector tecnico

Esta invencion se refiere a sistemas para convertir ene^a de olas, mareas o corrientes de una masa de agua en una forma de energfa mas util. En particular, la invencion da a conocer un aparato para generar electricidad utilizando flujos tales como olas, mareas o corrientes en una masa de agua.

Tecnica anterior

Ha habido muchas propuestas para convertir flujos de olas o de mareas en electricidad, como un enfoque no contaminante para la generacion de energfa.

Los sistemas anteriores para extraer energfa de las olas utilizaban el movimiento vertical de la superficie del agua provocado por la diferencia de fase entre las trayectorias elfpticas de las partfculas de agua lo largo de una longitud de onda. Habitualmente, los dispositivos anteriores implicaban alguna clase de flotador acoplado a una disposicion mecanica o a alguna clase de cuerpo con aire atrapado, sobre la superficie de la ola para convertir el movimiento vertical periodico de la superficie de la ola en alguna clase de movimiento util para la generacion de electricidad (normalmente giratorio). Dichos sistemas son a menudo complicados mecanicamente y para funcionar de manera eficaz estan ajustados para resonar a una frecuencia a la que se considera que la densidad de energfa del espectro de las olas del medio es maxima. El rendimiento puede caer drasticamente si la frecuencia de las olas difiere de esta frecuencia resonante de diseno. Dichos sistemas son inutiles si solo hay flujo lateral (corriente o marea) sin ninguna componente de oscilacion vertical de las olas.

Se han propuesto sistemas para extraer energfa en flujos laterales. Dichos sistemas han involucrado la utilizacion de una paleta que puede ser utilizada para oscilar con el flujo, donde un sistema de transmision mecanica convierte esta oscilacion en un movimiento giratorio. Estos sistemas presentan problemas similares a los sistemas impulsados por las olas: complejidad mecanica, comportamiento afinado, imposibilidad de extraer energfa de otros tipos de movimiento, etc. Otros sistemas presentan una gran helice sumergida con un generador de energfa en la cabeza del rotor, analogo a un aerogenerador pero con flujos de agua en lugar de aire. Para que el disco de barrido aumente su exposicion a la maxima energfa de la corriente incidente, las palas tienen que ser muy largas, lo que a su vez requiere disenos y materiales sofisticados que recojan las tensiones en el pie de las palas. Los diques para marea situados mar adentro buscan concentrar la energfa incidente de una gran seccion transversal de flujo de agua, atrapando el flujo tras una pared de contencion y canalizandolo a traves de turbinas de un area en seccion transversal mucho menor, tal como en una presa convencional. Dichos diques, habitualmente a traves de un estuario sometido a mareas, son muy costosos e invasivos ambientalmente.

Un problema comun para todos estos sistemas de olas o de flujos consiste en tratar de abarca, a escala industrial, una seccion transversal del oceano suficientemente grande para la generacion de energfa. Ademas, los efectos de lfmite o de borde pueden facilitar que el flujo rodee cualquier estructura situada en el flujo para extraer energfa del mismo, en lugar de atravesar el sistema de extraccion de energfa. Este problema se puede reducir realizando una instalacion muy grande pero esto puede conducir, a su vez, a una complejidad y un coste mayores, y puede llevar a rebasar los lfmites de la capacidad de diseno actual.

Esta invencion pretende superar algunos de los inconvenientes explicados anteriormente. En particular, la invencion pretende dar a conocer un sistema que es intrmsecamente muy grande y no muy susceptible a variaciones en la direccion, la intensidad y la frecuencia del flujo. La invencion pretende asimismo dar a conocer un sistema que pueda extraer energfa de las olas pero que sea relativamente simple en terminos mecanicos y que pueda ser construido, instalado y mantenido mediante equipos existentes.

Descripcion de la invencion

Esta invencion da a conocer un aparato para generar electricidad utilizando flujo de mareas, de olas o de corrientes en una masa de agua, que comprende:

- una disposicion de primeros y segundos tubos, estando dotado cada primer tubo de una serie de orificios separados a lo largo de su longitud, y estando dispuestos los primeros tubos en relacion con los segundos tubos de tal modo que se define un Venturi entre las paredes de los primeros y segundos tubos adyacentes, cerca de los orificios;

- un conducto de flujo que tiene una entrada y una salida;

- un rotor situado en el conducto de flujo; y

- un generador conectado al rotor;

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en el que el agua de dicha masa puede entrar en el conducto de flujo a traves de la entrada, y los primeros tubos estan conectados a la salida del conducto de flujo de tal modo que el flujo de agua mas alla de la disposicion de los primeros y los segundos tubos hace que los primeros tubos actuen como bombas Venturi que provocan un flujo desde el interior de los primeros tubos a traves de los orificios, para aspirar agua a traves del conducto de flujo y accionar el rotor.

La invencion aborda los problemas explicados anteriormente mediante la utilizacion del flujo para accionar un sistema de bomba Venturi que, a su vez, aspira agua a traves de un rotor.

La serie de orificios comprende preferentemente una fila de orificios que se extienden axialmente a lo largo del lado del primer tubo. En particular, es preferible que la serie de orificios comprenda un par de filas paralelas, simetricas de orificios. Los orificios pueden ser alargados en forma de ranuras.

Es preferible que se dispongan valvulas antirretorno en los orificios, de tal modo que el agua pueda fluir a traves de los orificios saliendo de los primeros tubos pero no a traves de los orificios entrando los primeros tubos.

Una clase de valvula antirretorno comprende una aleta de material flexible fijada al exterior del primer tubo y extendiendose sobre por lo menos un orificio de tal modo que, en uso, el flujo inducido despega la aleta del orificio y permite el flujo hacia fuera, pero el flujo inverso empuja la aleta contra el orificio e impide el flujo a su traves. La aleta puede cubrir mas de un orificio.

Cuando la serie de orificios comprende un par de filas paralelas, simetricas de orificios, una forma particularmente preferible de disposicion de aleta comprende una disposicion de aleta independiente que se extiende sobre cada fila de orificios. En una realizacion, una disposicion de aleta esta fijada a cada lado del par de orificios, discurriendo los bordes libres de las aletas entre las dos filas de orificios. En otra realizacion, las disposiciones de aleta estan fijadas entre las filas de orificios, extendiendose las aletas respectivas sobre las filas respectivas.

La disposicion de los primeros y los segundos tubos comprende preferentemente conjuntos de primeros y segundos tubos dispuestos en un conjunto paralelo, separado y plano. El plano de los conjuntos es habitualmente vertical o casi. En una realizacion, el plano del conjunto de los primeros tubos es sustancialmente paralelo al del conjunto de los segundos tubos y esta separado del mismo. En otra realizacion, los conjuntos de los primeros y segundos tubos son sustancialmente coplanarios, estando los tubos de un conjunto intercalados con los del otro.

En una realizacion preferida, los primeros y los segundos tubos se extienden en una direccion sustancialmente vertical, y los primeros tubos pueden estar conectados a un colector horizontal en sus extremos inferiores, estando a su vez conectado el colector al conducto de flujo. En otra realizacion preferida, los primeros y los segundos tubos se extienden en una direccion sustancialmente horizontal, y los primeros tubos pueden estar conectados a un colector vertical, estando a su vez conectado el colector al conducto de flujo.

Preferentemente, la disposicion de los primeros y los segundos tubos comprende una primera y una segunda seccion inclinadas una hacia la otra en sus extremos superiores.

El conducto de flujo define habitualmente una carcasa que rodea el rotor. El rotor puede estar situado cerca de un extremo inferior de la disposicion de los primeros y los segundos tubos, y el generador puede estar situado cerca de un extremo superior de la disposicion de los primeros y los segundos tubos. Cuando el rotor y el generador estan separados de este modo, el generador se puede conectar al rotor por medio de un eje de transmision largo. Es particularmente preferible que el generador este montado de tal modo que cuando el aparato esta situado en una masa de agua, el generador esta por encima del nivel del agua.

Se pueden proporcionar y disponer elementos de flotacion de manera que el aparato flote en la masa de agua con la disposicion de los primeros y los segundos tubos sumergida sustancialmente en la masa de agua. En este caso, el aparato se amarra preferentemente utilizando lmeas acopladas al lecho de la masa de agua. Estas lmeas pueden ser ajustables para permitir que se ajuste el alineamiento del aparato para optimizar el flujo pasados los tubos.

El elemento de flotacion puede ser una columna abierta por abajo de manera que se pueda llenar de agua (por ejemplo, desde el colector inferior, horizontal) con un volumen de aire cerrado sobre la superficie de agua en el interior de la columna. Preferentemente, se disponen medios para ajustar la presion de aire en la columna, para el ajuste fino del volumen de aire. En particular, es preferible conectar la columna al conducto de flujo de tal modo que el volumen encerrado de aire se pueda expandir cuando el flujo en el conducto de flujo es elevado y su presion baja, y vaciar parcialmente la columna hacia el conducto mas alla del rotor, y cuando el flujo es bajo y su presion elevada, el agua fluye de nuevo subiendo por la columna.

Las columnas pueden ser utilizadas para montar los generadores y, opcionalmente, los rotores.

En una realizacion particularmente preferida, los conjuntos definen una valla alargada de los primeros y los segundos tubos. En un caso asf, se pueden disponer un par de vallas, estando conectado un extremo de cada valla

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a una posicion comun y estando separados los otros extremos de tal modo que las vallas crean una forma de V. Preferentemente, el extremo abierto de la V esta situado contra una direccion principal del flujo de marea o de corriente. Un desarrollo de esta realizacion comprende dos pares de vallas, estando conectado un extremo de cada valla en la posicion comun y estando separados los extremos para crear una forma de X. En este caso, hay efectivamente dos V con los extremos abiertos orientados en direcciones opuestas y por lo tanto estando abiertos a las dos direcciones principales del flujo de mareas.

Los tubos que forman los conjuntos estan conectados habitualmente de manera flexible, de tal modo que la valla se pueda deformar a partir de una disposicion plana, bajo el efecto del flujo de la marea o de la corriente. Las conexiones flexibles pueden estar dotadas de un colector en la parte inferior de la valla, y de uno o varios cables flexibles sobre el colector, siendo los cables mas flexibles que el colector.

Un deposito puede estar dispuesto en la posicion comun a la que estan conectadas las vallas, alimentando la salida de los conductos de flujo el deposito. El deposito esta dispuesto para liberar en el aparato el agua almacenada, en momentos de flujo de corriente o de marea baja. En este caso, el rotor puede estar montado en una pared del deposito. En un desarrollo adicional, los extremos exteriores de las vallas estan conectados a otros depositos que sirven asimismo para soportar el extremo de la valla.

Una realizacion de la invencion comprende ademas un equipo de desalinizacion por osmosis inversa y un sistema de canalizacion para distribucion, siendo accionado el equipo de desalinizacion y el sistema de canalizacion mediante el generador. Otros usos pueden ser utilizar la generacion local electricidad para alimentar la generacion local de hidrogeno mediante electrolisis. El hidrogeno (y el oxfgeno) producidos de este modo pueden ser canalizados a tierra en canalizaciones convencionales. Puede ser posible asimismo disponer un almacenamiento local para el gas o gases, que a continuacion pueden ser alimentados a tierra a una velocidad constante.

Breve descripcion de los dibujos

Las figuras 1 y 2 muestran vistas en planta de una parte de una disposicion de tubos de una realizacion de la invencion;

la figura 3 muestra una realizacion de un primer tubo de las figuras 1 y 2; la figura 4 muestra una primera realizacion de la invencion; la figura 5 muestra una segunda realizacion de la invencion;

las figuras 6, 7 y 8 muestran una tercera realizacion de un aparato segun la invencion; la figura 9 muestra una cuarta realizacion de la invencion; la figura 10 muestra una quinta realizacion de la invencion; la figura 11 muestra un detalle de la valla de la figura 9; la figura 12 muestra en mayor detalle la valla de la figura 11;

las figuras 13 a 15 muestran detalles de un deposito que se utiliza en las realizaciones de las figuras 9 o 10.

Modo o modos de llevar a cabo la invencion

El principio basico de la invencion es utilizar la disposicion de los primeros y los segundos tubos para aspirar agua sobre el rotor con el fin de generar electricidad. Las figuras 1 y 2 muestran vistas en planta de una parte de la disposicion de tubos para mostrar el principio de funcionamiento. La disposicion comprende conjuntos de primeros y segundos tubos 10, 11. Los tubos de cada conjunto estan dispuestos en un conjunto paralelo, separado y yuxtapuesto, estando situados todos los tubos de un conjunto esencialmente en el mismo plano (indicado como X10- X10 y X11-X11, respectivamente). Los conjuntos estan separados de manera que los primeros tubos 10 estan alineados con los espacios entre los segundos tubos 11. Los tubos del primer conjunto adyacentes al tubo 10 no se muestran pero se indica su posicion como (10-1) y (10+1), extendiendose adicionalmente el conjunto en ambos sentidos. El segundo conjunto se extiende de manera similar.

Los primeros tubos 10 estan dotados de dos filas de pares de orificios 12a, 13a, 12b, 13b, estando situados los orificios de tal modo que estan frente a los dos segundos tubos 11 adyacentes. Los dos conjuntos de tubos 10, 11 estan situados relativamente proximos entre sf, de manera que el agua que fluye a traves de la disposicion desde un lado al otro X->Y (figura 1) o Y->X (figura 2) es forzada entre los primeros y los segundos tubos 10, 11 donde el espacio esta mas restringido Z. El efecto de esta restriccion del flujo es acelerar el agua, lo que conduce a una cafda de presion, es decir, se forma un Venturi. Dado que la presion en el exterior de los orificios 12a, 12b, 13a, 13b se reduce, el agua a presion ambiental en el interior de los primeros tubos 10 fluira R, S fuera de los orificios hacia el Venturi Z.

Hay valvulas antirretorno 14a, 14b, 15a, 15b dispuestas en cada orificio 12a, 12b, 13a, 13b para impedir que el agua fluya hacia el primer tubo si la presion ambiental en el tubo es menor que la presion en el exterior del tubo.

La figura 3 muestra en mayor detalle el primer tubo 10. Los orificios 12a, 13a adoptan la forma de dos filas paralelas, simetricas de ranuras alargadas. Las valvulas 14a, 15a comprenden aletas largas y flexibles fijadas mediante respectivos rebordes de retencion 16a, 17a en el lado exterior del tubo 10, estando fijadas las aletas 14a, 15a de tal

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modo que se extienden una hacia otra recubriendo la respectiva fila adyacente de orificios 12a, 13a. Las aletas 14a, 15a pueden estar fabricadas de cualquier material adecuado en funcion de su aplicacion, por ejemplo, caucho natural o sintetico, materiales termoplasticos, materiales tejidos, materiales compuestos, etc.

La figura 4 muestra una realizacion de la invencion, instalada en el lecho marino. El aparato comprende una serie de secciones 20 de tubos que comprenden conjuntos entrelazados, planos de primeros y segundos tubos mostrados en general como 22, estando alineados los primeros y segundos tubos de manera sustancialmente horizontal y teniendo los conjuntos un plano sustancialmente vertical. Los tubos 22 se extienden entre tubos colectores verticales 24, comunicando el interior de los primeros tubos con el interior de los tubos colectores verticales 24. Todos los tubos colectores verticales 24 estan conectados a un colector comun 26 que discurre a lo largo de la parte inferior de la seccion 20. Los colectores verticales extremos comprenden columnas de soporte 28 que llevan un conducto de flujo 30 que aloja un rotor (no mostrado) en su extremo inferior. Un modulo generador 32 esta montado en la parte superior de cada columna 28, conectado al rotor mediante un eje de transmision.

Las secciones 20 estan montadas en el lecho marino entre estructuras de soporte 34. Las secciones 20 se pueden instalar desde una gabarra o plataforma 36 que se puede retirar una vez se ha completado la instalacion. Las secciones 20 pueden tener, por ejemplo, dimensiones del orden de 150 m x 30 m.

En la realizacion de la figura 4, el aparato esta montado bajo la superficie de aguas relativamente poco profundas y por lo tanto esta sujeto esencialmente solo al flujo debido a la corriente o a la marea. El funcionamiento de este sistema se ha descrito esencialmente, en relacion con las figuras 1 y 2. El flujo de agua a traves de la seccion entre los primeros y los segundos tubos provoca una reduccion de presion en el Venturi que aspira agua fuera de los primeros tubos. Por consiguiente, se aspira agua a traves del conducto de flujo 30 y hacia el colector 26, lo que acciona el rotor y por lo tanto acciona el modulo generador 32. Las variaciones verticales en el flujo pueden hacer que se generen en algunos tubos presiones menores que en otros. Las valvulas antirretorno impiden que estas variaciones 'cortocircuiten' el sistema mediante el colector, al impedir que entre agua a los tubos salvo a traves del conducto de flujo y del colector.

La figura 5 muestra una disposicion diferente de tubos para las secciones 20. En este caso, los primeros y los segundos tubos estan dispuestos sustancialmente de manera vertical 38 y conectados a un colector horizontal comun 40 que se extiende entre las columnas 28. Con los tubos en esta configuracion, se puede extraer energfa de los flujos orbitales del agua, que se encuentran en los patrones de las olas.

Las figuras 6, 7 y 8 muestran otra realizacion de la invencion. En este caso, estan dispuestas dos secciones de tubo 50, 52, que comprenden, cada una, una disposicion de primeros y segundos tubos 'verticales' que estan separados en sus extremos inferiores 54 pero estan inclinados de tal modo que estan proximos entre sf en sus extremos superiores 56. Las secciones de tubo 50, 52 comprenden conjuntos planos de primeros 58a, 58b y segundos 60a 60b tubos respectivamente, siendo paralelos los conjuntos pero estando separados (es decir, sustancialmente tal como se muestra en planta en las figuras 1 y 2) y dispuestos de manera que los primeros tubos 58a, 58b estan en el exterior. Los tubos 60a y 60b son flotantes.

Las secciones de los tubos 50, 52 estan montadas en una estructura de armazon triangular 62 que esta dotada de elementos extremos flotantes 64 y de un elemento de cordon superior flotante 66 que permite que el aparato flote en el agua con solamente la parte superior 56 en, o sobre la superficie del agua 68. Los dos elementos de cordon inferiores 70a, 70b constituyen colectores a los que estan conectados los primeros tubos 58a, 58b de tal modo que puede fluir agua entre ambos.

Los elementos de cordon inferiores 70a, 70b estan conectados al extremo de salida 72 de los conductos de flujo 74, definiendo las carcasas de los rotores, que tienen entradas 75 abiertas al agua en una parte superior de los mismos. Cada carcasa 74 aloja un rotor 76 montado en un buje 80 en la parte inferior de la carcasa 74. Una columna de soporte 82 se extiende hacia arriba desde el elemento de cordon inferior 70a, 70b junto a cada carcasa 74 hasta un nivel por encima de la parte superior de la estructura de tubos 56, donde esta montado un modulo generador 84, de manera que cuando la estructura esta flotando en la masa de agua, se mantiene normalmente sobre el nivel del agua 68. Un eje de transmision 86 se extiende entre el rotor 76 y el modulo generador 84, sirviendo la rotacion del rotor 76 para accionar un generador con el fin de generar electricidad.

En uso, la estructura esta anclada al lecho marino de manera que este situada sustancialmente de manera transversal a la direccion general del flujo de la corriente o de la marea, o de la direccion predominante de las olas. Al situar la estructura de este modo, se producira un bombeo de agua a traves de los primeros tubos siempre que exista un componente del flujo que discurra a traves de las secciones de tubo 50, 52.

La invencion aborda diversos problemas que aparecen normalmente en la generacion de energfa con olas o mareas. Un problema surge del hecho de que el flujo en dichos casos vana sustancialmente con la profundidad y no es constante. Al disponer los tubos alargados, cada uno se puede situar de tal modo que haya siempre una parte del mismo en una zona de flujo optimo. La utilizacion de valvulas antirretorno significa que se resiste la tendencia a aspirar agua al primer tubo para compensar la cafda de presion provocada por el Venturi. Otro problema surge del

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hecho de que la direccion del flujo cambia a menudo en 180° o mas, tal como en flujos de mareas o en una ola tfpica. Al disponer el Venturi entre los dos conjuntos de tubos, se puede proporcionar un sistema que responda a todos los flujos en lugar de hacerlo solo en una direccion.

Al hacer flotante la estructura, tal como en la realizacion de las figuras 6 a 8, se puede acceder a zonas de agua mas profundas, abiertas, lo que proporciona mas flexibilidad para colocar el dispositivo fuera de rutas mantimas y fuera de la vista desde tierra. Se puede extraer energfa de cualquier movimiento del agua entre las barras, independientemente de la frecuencia de la energfa incidente, incluso a frecuencia casi cero, es decir flujos de marea.

Las dimensiones tfpicas de una unidad modular de la estructura pueden ser, por ejemplo, 72,1 m de longitud total, 18 m en cada lado de la seccion transversal triangular y un peso de unas 3750 toneladas. No hay ningun lfmite teorico a la longitud total, cuando se conectan juntas muchas longitudes modulares.

La accion de las corrientes o de las olas provoca un flujo mas alla de los tubos, lo cual crea baja presion en el Venturi lo que, a su vez, induce un flujo mas alla de los rotores y hace girar los generadores. La inclinacion en angulo proporciona un perfil elfptico del Venturi para un flujo de corriente horizontal, que se considera mejor que un perfil circular. En general, la accion de las olas provocara asimismo que fluyan partfculas de agua entre las barras a cierto angulo, lo cual proporciona un perfil elfptico del Venturi. El concepto es omnidireccional (da igual que la marea este subiendo o bajando, o que el dispositivo este en una cresta o en un valle de la ola). Cualquier movimiento en el agua puede generar energfa. Puede ser posible cierta optimizacion soltando y recogiendo las lmeas de amarre para hacer girar en planta todo el dispositivo hacia la "subida" dominante de olas y corrientes. Sin embargo, al hacer que el cordon superior discurra en la superficie de aguas tranquilas, se puede permitir que gran parte del exceso de energfa de las olas de tormenta pase sobre la estructura sin sobrecargar el sistema. Si bien el sistema puede no tener en general una eficiencia termodinamica elevada, puede ser muy grande y muy robusto, con toda la generacion electrica fuera del agua de manera que puede trabajar de manera consistente y fiable en todas las condiciones.

Los movimientos de cuerpo ngido (oscilacion vertical, cabeceo, balanceo) de toda la estructura pueden provocar asimismo un flujo entre las barras, lo cual convierte mas energfa de las olas.

Las columnas sobre las que se asientan los generadores pueden estar abiertas por abajo de manera que se llenen de agua desde el cordon inferior, con un volumen encerrado de aire sobre la superficie de agua en el interior de la columna. Seleccionando el volumen de aire en estas columnas, y realizando un ajuste fino del volumen de aire durante el funcionamiento mediante el ajuste de su presion, se pueden hacer dos mejoras sobre el rendimiento:

• El colchon de aire se expandira cuando el flujo en el cordon inferior sea elevado y su presion baja, lo cual vacia parcialmente la columna, libera el flujo a traves de la carcasa, mas alla de los rotores y reduce los picos de sobretension en la energfa generada. A la inversa, cuando el ciclo de energfa de las olas provoca un flujo mmimo en el cordon inferior a alta presion, el colchon de aire expandido induce que fluya agua de nuevo subiendo por la columna, lo cual mejora el flujo mas alla del rotor y suaviza la energfa producida.

• Este es un fenomeno resonante del que se puede sacar ventaja para mejorar la eficiencia en un diseno detallado.

Otra realizacion de la invencion utiliza la energfa generada para accionar equipos convencionales de desalinizacion por osmosis inversa, con el agua dulce transferida mediante una canalizacion (esto evita el problema habitual de conseguir el acceso a agua de mar abierto sin lodos y generar la energfa necesaria para las bombas de alta presion que necesitan estas unidades, en lugares costeros no desarrollados).

Estas unidades pueden ser muy grandes, lo que puede contribuir en cierto modo a abordar la perdida de energfa por el flujo que se limita a circular en los extremos, en un flujo de marea o de corriente. Sin embargo, incluso con una estructura grande, solamente una parte de la corriente de agua incidente pasa a traves de las barras (el resto pasa alrededor de los lados, debido a que los tubos presentan un bloqueo significativo al flujo de las mareas).

Un enfoque para solucionar esto se muestra en la figura 9 y comprende dos conjuntos de tubos que forman un par de "vallas" 110a, 110b que estan conectadas en un extremo a una estructura comun (en este caso un deposito grande, de hormigon 112, tal como se describira adicionalmente mas adelante) y los otros extremos estan separados y conectados a postes 114 para crear una forma de V, con el fin de "capturar" el flujo de la marea o de la corriente a medida que se propaga desde el tercio medio del flujo aguas arriba. Debido a que la marea es bidireccional, se puede disponer otro par de vallas 110c, 110d en una V enfrentada, lo que tiene como resultado una disposicion de vallas 110 en forma de X. El deposito de hormigon 112 bloquea asimismo la zona central, lo que ayuda a guiar los flujos a traves de las vallas 110. La figura 10 muestra una version opcional en la que los extremos exteriores de las vallas 110 estan soportados en depositos mas pequenos 116 en lugar de en postes.

Aunque estas realizaciones estan configuradas para extraer energfa de flujos de mareas o de corrientes, se puede convertir asimismo la energfa de las olas, de la manera descrita anteriormente.

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Permitir que las vallas 110 se estiren corriente abajo en forma de catenaria ayuda a evitar momentos de flexion elevados en la valla al hacerla flexible solo frente a fuerzas de traccion. Las figuras 11 y 12 muestran una realizacion de este tipo, en la que los tubos que forman las vallas 110 estan colgados entre dos postes 118a, 118b, tal como se muestra (puede haber rotores alojados en los postes). En una realizacion preferida, uno de cada dos tubos es flotante, de tal modo que toda la "valla" 110 es ligeramente flotante, y se arquea hacia arriba por el centro formando un ligero arco en aguas en reposo. Los tubos individuales se pueden encordar juntos utilizando cuerdas de acero o de fibra artificial 120 en la parte superior (y elevaciones intermedias, cuando las hay), lo que ayuda el colector horizontal inferior 122 a mantener en posicion la parte inferior de los tubos. Las cuerdas superiores 120 pueden ser mas flexibles que el colector 122, lo que asegura una inclinacion de los tubos que ayuda a presentar un trayecto de flujo elfptico deseable al flujo de mareas o de corrientes a traves de los tubos Venturi.

Tal como se ha descrito anteriormente en relacion con las figuras 9 y 10, las vallas 110 estan conectadas a un gran deposito de hormigon o tanque sumidero 112, de tal modo que las vallas 110 pueden aspirar agua del interior del tanque, que se rellena continuamente disponiendo flujo del exterior al interior en marea alta a traves de los rotores 124, lo que genera electricidad.

Un beneficio de este enfoque es que la capacidad de conversion de energfa de una valla en un flujo de marea es maxima cuando las corrientes de marea estan altas, y es cero con una marea en reposo. Sin embargo, las demandas de energfa de una red de distribucion se pueden producir en momentos diferentes, con demandas maximas normalmente durante el dfa, cuando el flujo de marea puede ser mmimo, y viceversa. Al disponer un deposito o tanque sumidero 112 tal como se muestra, el ciclo de generacion electrica se puede desacoplar del ciclo de las mareas y se pueden realizar en este caso ventas de energfa contractuales sobre una escala de tiempo diaria fija, independientemente de las tablas de mareas.

Otro beneficio es que el rotor 124, en uso en cualquier momento, puede estar situado en la pared del tanque en un punto, en una vista en planta, diametralmente opuesto al punto cardinal desde el que fluye la marea. Esto estimulara una circulacion alrededor del tanque 112 que mitiga la formacion de grandes vortices detras del tanque 112, que derrochan energfa, y ayuda a aspirar el flujo de marea dividido, a traves de la totalidad de las cuatro vallas 110, lo que maximiza la eficiencia de la conversion energetica.

Cuando el deposito este vacfo, el tanque sera muy flotante y por lo tanto tiene que ser lo suficientemente pesado como para mantenerse sobre el lecho marino. Sin embargo, es deseable asimismo poder sacar a flote el deposito para su posicionamiento durante la instalacion. Las figuras 13 a 15 muestran una realizacion que consigue esto, al estar formado el deposito de estructuras de hormigon reforzado 125 que comprenden camaras huecas 126 formadas en la base 128 y, opcionalmente, en las paredes 130, que se llenan de aire durante su remolque (figura 14) pero se inundan en funcionamiento para asentarse sobre el lecho marino 131 (figura 14). Puede ser deseable asimismo tener un lastre adicional, por ejemplo, mineral de hierro 132 que puede ser mas barato que utilizar simplemente mas hormigon del necesario con fines estructurales. El tanque se puede desinstalar sustituyendo de nuevo el agua de las camaras 126 con aire, invirtiendo el proceso de instalacion, bien bombeando el agua fuera de las camaras o soplandola con aire comprimido. Se puede disponer una valvula 134 para proporcionar ventilacion a las camaras.

Se pueden realizar cambios adicionales permaneciendo dentro del alcance de la invencion. Por ejemplo, si bien los tubos en los ejemplos proporcionados anteriormente son esencialmente circulares en seccion transversal, es posible asimismo utilizar tubos que sean elfpticos en la direccion del flujo o que tengan otros perfiles para reducir la turbulencia. Una manera de conseguir esto es utilizar tubos de seccion circular que se colocan en un angulo con la vertical. Esto significa que se presenta un perfil elfptico al flujo horizontal. Son posibles otras variaciones.

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REIVINDICACIONES

1. Aparato para generar electricidad utilizando flujo de mareas o de corrientes en una masa de agua, que comprende:

- un conducto de flujo (30) que tiene una entrada y una salida;

- un rotor situado en el conducto de flujo; y

- un generador (32) conectado al rotor;

caracterizado porque el aparato comprende una disposicion de primeros (10) y segundos (11) tubos, estando dotado cada primer tubo de una serie de orificios (12, 13) separados a lo largo de su longitud, y estando dispuestos los primeros tubos con respecto a los segundos tubos de tal modo que se define un Venturi entre las paredes de los primeros y los segundos tubos adyacentes; en el que el agua de dicha masa puede entrar al conducto de flujo a traves de la entrada, y los primeros tubos estan conectados a la salida del conducto de flujo de tal modo que el flujo de agua mas alla de la disposicion de los primeros y los segundos tubos hace que los primeros tubos actuen como bombas Venturi, aspirando agua a traves del conducto de flujo y accionando el rotor.
2. Aparato segun la reivindicacion 1, en el que la serie de orificios comprende una fila de orificios que se extienden axialmente a lo largo del lateral del primer tubo (10).
3. Aparato segun la reivindicacion 2, que comprende un par de filas paralelas, simetricas de orificios (12, 13).
4. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que estan dispuestas valvulas antirretorno en los orificios (12, 13), de tal modo que el agua puede fluir a traves de los orificios fuera de los primeros tubos (10) pero no a traves de los orificios hacia el interior de los primeros tubos.
5. Aparato segun la reivindicacion 5, en el que la valvula antirretorno comprende una aleta (14, 15) de material flexible fijada al exterior del primer tubo (10) y que se extiende sobre los orificios (12, 14), de tal modo que, en uso, el flujo inducido despega la aleta de los orificios y permite el flujo hacia fuera, pero el flujo inverso empuja la aleta contra el orificio e impide el flujo a traves de este.
6. Aparato segun la reivindicacion 5, en el que la aleta cubre mas de un orificio.
7. Aparato segun la reivindicacion 6, en el que la serie de orificios (12, 13) comprende un par de filas paralelas, simetricas de orificios y la valvula antirretorno comprende una disposicion de aleta independiente fijada a cada lado del par de orificios, estando situados los extremos libres de las aletas (14, 15) entre las dos filas de orificios (12, 13).
8. Aparato segun la reivindicacion 6, en el que la serie de orificios (12, 13) comprende un par de filas paralelas, simetricas de orificios y la valvula antirretorno comprende disposiciones de aleta independientes fijadas al tubo entre las filas de orificios, extendiendose cada aleta sobre una u otra de las filas.
9. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que los primeros tubos estan conectados a un colector horizontal (40) o vertical (24) en sus extremos inferiores, estando a su vez el colector conectado al conducto de flujo (30).
10. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la disposicion de los primeros (10) y los segundos (11) tubos comprende una primera y una segunda secciones inclinadas una hacia la otra hacia sus extremos superiores (56).
11. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el conducto de flujo (30) define una carcasa que rodea el rotor.
12. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el rotor esta situado cerca de un extremo inferior de la disposicion de los primeros (10) y los segundos (11) tubos, y el generador (32) esta situado cerca de un extremo superior de la disposicion de los primeros y los segundos tubos, y esta conectado al rotor (76) mediante un eje de transmision (86) alargado.
13. Aparato segun la reivindicacion 12, en el que el generador (32) esta montado de manera que cuando el aparato esta situado en la masa de agua, el generador esta por encima del nivel del agua (86).
14. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas medios de flotacion dispuestos de manera que el aparato flotara en la masa de agua con la disposicion de los primeros (10) y los segundos (11) tubos sustancialmente sumergida en la masa de agua.
15. Aparato segun la reivindicacion 14, en el que el elemento de flotacion comprende una columna abierta por abajo que se puede llenar de agua, con un volumen encerrado de aire sobre la superficie de agua en el interior de la columna.

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16. Aparato segun la reivindicacion 15, en el que estan dispuestos medios para ajustar la presion del aire en la columna con el fin de realizar un ajuste fino del volumen de aire.
17. Aparato segun la reivindicacion 15 o 16, en el que la columna esta conectada al conducto de flujo (30) de manera que el volumen encerrado de aire se puede expandir cuando el flujo en el conducto de flujo es elevado y su presion baja, y vaciar parcialmente la columna en el conducto mas alla del rotor, y cuando el flujo es bajo y la presion elevada, el agua fluye de nuevo subiendo por la columna.
18. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que la columna se utiliza para montar los generadores (32) y/o los rotores (76).
19. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en el que estan dispuestas lmeas de amarre ajustables para acoplar el aparato al lecho de la masa de agua con el fin de permitir que se ajuste el alineamiento del aparato con el fin de optimizar el flujo pasados los tubos.
20. Aparato segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la disposicion de tubos comprende un conjunto sustancialmente plano de primeros tubos (58) en una disposicion separada, paralela y un conjunto sustancialmente plano de segundos tubos (60) en una disposicion separada, paralela.
21. Aparato segun la reivindicacion 20, en el que el plano del conjunto de los primeros tubos (58) es sustancialmente paralelo al del conjunto de segundos tubos (60) y esta separado del mismo.
22. Aparato segun la reivindicacion 20, en el que los conjuntos de los primeros (58) y los segundos (60) tubos son sustancialmente coplanarios, estando entrelazados los tubos de un conjunto con los del otro.
23. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que los conjuntos definen una valla alargada de primeros (58) y segundos (60) tubos.
24. Aparato segun la reivindicacion 23, en el que estan dispuestas un par de vallas (110), estando conectado un extremo de cada valla en una posicion comun, y estando separados los otros extremos de manera que las vallas crean una forma de V.
25. Aparato segun la reivindicacion 23 o 24, en el que estan dispuestos dos pares de vallas (110), estando conectado un extremo de cada valla en la posicion comun y estando separados los extremos para crear una forma de X.
26. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, en el que los tubos (58, 60) que forman los conjuntos estan conectados flexiblemente de tal modo que la valla (110) se pueda deformar a partir de una disposicion plana por el efecto del flujo de mareas o de corrientes.
27. Aparato segun la reivindicacion 26, en el que las conexiones flexibles estan dispuestas mediante un colector (122) en la parte inferior de la valla y uno o varios cables flexibles (120) sobre el colector, siendo los cables mas flexibles que el colector.
28. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, que comprende ademas un deposito (112) en la posicion comun en la que estan conectadas las vallas (110), alimentando la salida de los conductos de flujo al deposito.
29. Aparato segun la reivindicacion 28, en el que el deposito (112) esta dispuesto para liberar al aparato agua almacenada, en momentos de flujo de corriente o de marea bajo.
30. Aparato segun la reivindicacion 28 o 29, en el que el rotor (124) esta montado en una pared del deposito (112).
31. Aparato segun la reivindicacion 28, 29 o 30, en el que los extremos exteriores de las vallas (110) estan conectados a depositos adicionales (116) que actuan asimismo para soportar el extremo de la valla.