ES2587794B1

ES2587794B1 - OUTDOOR AIR KINETIC ENERGY RECOVERY IN MOVING VEHICLES AND MECHANISMS

Info

Publication number: ES2587794B1
Application number: ES201531797A
Authority: ES
Inventors: Inocente TORIBIO LÓPEZ-LUCENDO
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: ES2587794A1

Abstract

La invención es un recuperador de energía que recupera la energía cinética transmitida al aire por un vehículo o mecanismo en movimiento cuando este adquiere velocidad. Este aire es recogido por una campana de captación (4) que reduce de sección, provocando que el aire aumente su velocidad y su energía cinética. El aire pasa por una turbina (3) donde hace girar los álabes, transformando la energía del aire en energía mecánica trasmitida al eje (esta turbina puede ser centrífuga, axial o mixta, con uno o varios escalones). La energía mecánica es transferida al eje de un alternador (1), mediante una transmisión que puede ser rígida o flexible, donde es convertida en energía eléctrica alterna. Por el circuito eléctrico primario (2) llega al rectificador (5), donde es modificada a corriente eléctrica continua y mediante el circuito eléctrico secundario (6), la conducimos a las baterías (7) para recargarlas, mientras el vehículo está en movimiento.The invention is an energy recuperator that recovers the kinetic energy transmitted to the air by a moving vehicle or mechanism when it acquires speed. This air is collected by a pickup bell (4) that reduces section, causing the air to increase its speed and kinetic energy. The air passes through a turbine (3) where it rotates the blades, transforming the energy of the air into mechanical energy transmitted to the axis (this turbine can be centrifugal, axial or mixed, with one or several steps). The mechanical energy is transferred to the axis of an alternator (1), by means of a transmission that can be rigid or flexible, where it is converted into alternating electrical energy. Through the primary electrical circuit (2) it reaches the rectifier (5), where it is modified to direct electrical current and through the secondary electrical circuit (6), we drive it to the batteries (7) to recharge them, while the vehicle is in motion.

Description

RECUPERADOR DE LA ENERGíA CINÉTICA DEL AIRE EXTERIOR EN VEHíCULOS Y MECANISMOS EN MOVIMIENTO FOREIGN AIR KINETIC ENERGY RECOVERY IN MOVING VEHICLES AND MECHANISMS

SEaOR DE LA TÉCNICA SEAOR OF THE TECHNIQUE

La presente invención puede ser incluida en diversos sectores de fabricación de vehículos dedicados al transporte de personas y mercancías, por carretera, ferrocarril y 10 aéreo: The present invention can be included in various sectors of manufacture of vehicles dedicated to the transport of people and goods, by road, rail and air:

• Sector automovilístico • Automotive sector

• •: Sector de transporte de pasajeros por carretera Passenger transport sector by road

• •: Sector de transporte de mercancías por carretera Freight transport sector by road

• Sector de locomotoras de ferrocarril 15 • Sector de aviación • Railroad locomotive sector 15 • Aviation sector

El objeto principal de esta invención es el diseño de un dispositivo que consiste en un recuperador de la energía cinética que un vehículo en movimiento transmite al aire que le rodea. Cuando éste alcanza la suficiente velocidad, como para poder recuperar The main object of this invention is the design of a device consisting of a kinetic energy recuperator that a moving vehicle transmits to the surrounding air. When it reaches enough speed, to recover

dicha energía, una parte del aire es introducida en una turbina que la transforma en said energy, a part of the air is introduced into a turbine that transforms it into

20 energía mecánica. Dicha energía es transferida al eje de un alternador o generador de energía eléctrica y derivada a un rectificador para transformarla en energía eléctrica continua y poder recargar las baterías de los vehículos eléctricos mientras están en movimiento, lo que permite aumentar exponencialmente su autonomía, disminuir los costes de transporte y además combatir de una forma efectiva la contaminación del 20 mechanical energy. Said energy is transferred to the axis of an alternator or generator of electrical energy and derived to a rectifier to transform it into continuous electrical energy and to be able to recharge the batteries of the electric vehicles while they are in motion, which allows to exponentially increase their autonomy, reduce costs of transport and also effectively combat pollution of the

25 medio ambiente. 25 environment.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

En el día de hoy, tenemos una problemática a nivel mundial con la contaminación global del planeta y en particular en las grandes ciudades donde a veces se sobrepasan Today, we have a global problem with global pollution of the planet and in particular in the big cities where sometimes they are exceeded

30 los valores aconsejables para mantener una calidad de aire aceptable para sus habitantes. Solapado a este problema tenemos una solución: los vehículos eléctricos o híbridos, pero tienen un verdadero problema sin resolver: la autonomía en sus desplazamientos medios y largos por la baja duración de sus baterías. 30 the advisable values to maintain an acceptable air quality for its inhabitants. Overlapped with this problem we have a solution: electric or hybrid vehicles, but they have a real unsolved problem: autonomy in their medium and long journeys due to the low duration of their batteries.

Con la invención que presentamos, se resuelve el problema y da viabilidad a este tipo de vehículos, porque aumentamos de forma exponencial la autonomía de éstos y disminuimos los costes de transporte de forma muy radical. With the invention that we present, the problem is solved and it gives viability to this type of vehicles, because we exponentially increase their autonomy and reduce transport costs in a very radical way.

Técnicamente la invención está basada en la mecánica de fluidos, concretamente en la 5 aplicación del Teorema de Bernouilli, y como fluido, en nuestro caso, el aire que un vehículo desplaza al moverse a través de él. Technically the invention is based on the mechanics of fluids, specifically in the application of Bernouilli's Theorem, and as a fluid, in our case, the air that a vehicle displaces when moving through it.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN EXPLANATION OF THE INVENTION

El recuperador de energía objeto de esta invención está basado como hemos expuesto The energy recuperator object of this invention is based as we have stated

10 anteriormente en la mecánica de fluidos y consiste en hacer pasar el aire, que desplaza un vehículo en movimiento, a través de una campana de captación, donde se le aumenta la energía cinética aumentando la velocidad de paso, también aumentan la presión dinámica y la presión estática, al disminuir la sección de salida. Seguidamente hacemos pasar el aire por una turbina de características especiales, siempre en función 10 previously in the mechanics of fluids and consists in passing the air, which moves a moving vehicle, through a pickup hood, where the kinetic energy is increased by increasing the speed of passage, also the dynamic pressure and the static pressure, as the output section decreases. Then we pass the air through a turbine of special characteristics, always in function

15 de la potencia a recuperar y el tipo vehículo donde irá instalado, a través de los álabes transmitimos la energia cinética del aire al eje de la turbina como energía mecánica, que a su vez irá acoplado al eje de un alternador o generador eléctrico que será el encargado de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. Después hacemos pasar esta energía eléctrica de corriente alterna por un rectificador y la transformamos 15 of the power to be recovered and the type of vehicle where it will be installed, through the blades we transmit the kinetic energy of the air to the turbine shaft as mechanical energy, which in turn will be coupled to the axis of an alternator or electric generator that will be responsible for transforming mechanical energy into electrical energy. Then we pass this alternating current electrical energy through a rectifier and transform it

20 en energía eléctrica continua, recargando las baterías de esta forma, a la vez que el vehículo está en movimiento. 20 in continuous electric power, recharging the batteries in this way, while the vehicle is moving.

La fijación del recuperador de energía a la estructura del vehículo se hace con apoyos flexibles para impedir la transmisión de ruidos y vibraciones de uno a otro, calculados para soportar las tensiones motivadas por las velocidades angulares de sus The energy recuperator is fixed to the structure of the vehicle with flexible supports to prevent the transmission of noise and vibration from one to another, calculated to withstand the stresses caused by the angular speeds of its

25 componentes y el peso, En el diseño de la invención se han tenido en cuenta las recomendaciones de la ISO 10816 con respecto a las velocidades angulares máximas. 25 components and weight, In the design of the invention, the recommendations of ISO 10816 have been taken into account with respect to maximum angular speeds.

COMPONENTES DEL RECUPERADOR DE ENERGíA ENERGY RECOVERY COMPONENTS

Los componentes de la invención se describen a continuación: The components of the invention are described below:

30 • CAMPANA DE CAPTACiÓN DE AIRE O TOBERA (4) 30 • AIR CAP OR TOWER HOOD (4)

Está formada por un cuerpo hueco con una entrada para el aire de mayor sección que la salida, de forma troncocónica o tronco piramidal de sección circular, ovoide, cuadrada o rectangular, en función de la aplicación. las dimensiones serán calculadas para cada caso concreto y estarán en función del diseño vehículo donde irá instalada y 35 la cantidad de energía a recuperar. la función de esta campana es la admisión de la It is formed by a hollow body with an entrance for the air of greater section than the exit, of conical or pyramidal trunk of circular, ovoid, square or rectangular section, depending on the application. The dimensions will be calculated for each specific case and will depend on the vehicle design where it will be installed and the amount of energy to be recovered. the function of this bell is the admission of the

mayor cantidad de aire posible, siempre en función de la velocidad del vehículo, el aumento de la velocidad del aire en el paso por ella y la descarga en el siguiente componente que es la turbina. as much air as possible, always depending on the speed of the vehicle, the increase in the speed of the air passing through it and the discharge in the next component that is the turbine.

• TURBINA DEL RECUPERADOR DE ENERGrA (3) • ENERGY RECOVERY TURBINE (3)

La función de la turbina en la invención es la de transformar la energía cinética con la que le llega el aire en forma de presión dinámica y estática (en aplicación de una de las ecuaciones de Bernouilli) y transformarla en energía mecánica, según la expresión: The function of the turbine in the invention is to transform the kinetic energy with which the air arrives in the form of dynamic and static pressure (in application of one of Bernouilli's equations) and transform it into mechanical energy, according to the expression:

P = d • g • Q' H, (W) P = d • g • Q 'H, (W)

Siendo: Being:

P La potencia mecánica total recuperada en vatios (W). P The total mechanical power recovered in watts (W).

D La densidad del aire a unas condiciones medias de 20 ºc. D Air density at average conditions of 20 ºc.

g La aceleración de la gravedad. g The acceleration of gravity.

Q El caudal de aire que atraviesa la turbina. Q The air flow through the turbine.

H, La presión total (presión dinámica + presión estática) a la entrada de la turbina menos la presión total (presión dinámica + presión estática) a la salida de la turbina. H, The total pressure (dynamic pressure + static pressure) at the inlet of the turbine minus the total pressure (dynamic pressure + static pressure) at the outlet of the turbine.

Esta turbina podrá ser centrífuga, axial o mixta, de una o varios escalones o etapas, siempre en función de la aplicación donde vaya a ser instalada y de la potencia a recuperar. la sección de esta turbina podrá ser circular, cuadrada, rectangular o cualquier otra forma, y siempre en función de los cálculos realizados para cada caso. El cálculo de la turbina se realiza por el estudio adiabático de la misma y el dimensionamiento se realizará en función de la aplicación y de la potencia eléctrica a recuperar. This turbine may be centrifugal, axial or mixed, with one or several steps or stages, always depending on the application where it is to be installed and the power to be recovered. The section of this turbine can be circular, square, rectangular or any other shape, and always depending on the calculations made for each case. The turbine calculation is carried out by the adiabatic study of the turbine and the sizing will be carried out depending on the application and the electrical power to be recovered.

• ALTERNADOR O TRANSFORMADOR DE ENERGíA MECÁNICA EN ELÉCTRICA (1) • ELECTRICAL MECHANICAL ENERGY ALTERNATOR OR TRANSFORMER (1)

El alternador podrá utilizarse uno de venta en el mercado o bien diseñarse para cada caso. Una propiedad fundamental para este elemento del invento, es que debe ser de alto rendimiento, nunca inferior a un 95%. The alternator may be used for sale on the market or designed for each case. A fundamental property for this element of the invention is that it must be of high performance, never less than 95%.

• RECTIFICADOR O TRANSFORMADOR DE ENERGíA ALTERNA EN CONTINUA (5) • CONTINUOUS ALTERNATE POWER RECTIFIER OR TRANSFORMER (5)

El rectificador, como en el caso anterior, podrá utilizarse uno de venta en el mercado o bien diseñarse para cada caso. Una propiedad fundamental para este elemento del invento, es que debe de ser de alto rendimiento. The rectifier, as in the previous case, can be used for sale on the market or designed for each case. A fundamental property for this element of the invention is that it must be of high performance.

• ELEMENTOS DE PROTECCiÓN • Protective elements

El recuperador de energía dispone de un sistema de protección electrónico habilitado en la centralita de control del vehículo, de accionamiento electromecánico y que se compone de los siguientes elementos: The energy recuperator has an electronic protection system enabled in the control unit of the vehicle, electromechanically operated and consisting of the following elements:

El acoplamiento entre el eje de la turbina y eje del alternador estará diseñado en función de la aplicación y de la potencia a recuperar por la invención, pero siempre la The coupling between the turbine shaft and the alternator shaft will be designed according to the application and the power to be recovered by the invention, but always the

unión dispondrá de un sistema eléctrico de desconexión para proteger al alternador. The union will have an electrical disconnection system to protect the alternator.

El sistema eléctrico está dotado de dos elementos de corte y protección, uno en el sistema primario de corriente alterna y otro en el sistema secundario de corriente The electrical system is equipped with two cutting and protection elements, one in the primary alternating current system and the other in the secondary current system.

continua, actuados desde la centralita de control de vehículo y que sirven para proteger el sistema y evitar la sobrecarga de las baterías. Para ello la información que llegar a la centralita será procesada, reflejando la información en el panel de mandos para conocimiento del conductor, Actuará según la información obtenida por una serie de sondas situadas en el interior del recuperador de energía y distribuidas según la relación siguiente: continuous, operated from the vehicle control unit and used to protect the system and prevent battery overload. For this, the information to reach the control unit will be processed, reflecting the information on the control panel for the driver's knowledge. It will act according to the information obtained by a series of probes located inside the energy recuperator and distributed according to the following relationship:

a) Sonda de presión total del aire situada a la entrada de turbina, b) Sonda de presión dinámica situada a la salida de la turbina. cl Sondas de temperatura del alternador y del rectificador. d) Sonda de lectura de la intensidad en el circuito de corriente alterna. e) Sonda de lectura de la intensidad en el circuito de corriente continúa. f) Sondas de nivel de carga de las baterías (una por batería). a) Total air pressure probe located at the turbine inlet, b) Dynamic pressure probe located at the outlet of the turbine. cl Alternator and rectifier temperature probes. d) Probe for reading the intensity in the alternating current circuit. e) Probe for reading the intensity in the continuous current circuit. f) Battery charge level probes (one per battery).

Las dos primeras sondas nos darán información de la energía mecánica recuperada y el estado de suciedad de la turbina, indicándonos el momento de limpiarla. Las tres siguientes nos darán la información del rendimiento eléctrico del recu perador y harán actuar al sistema de protección cuando sea necesario. Y la última sonda nos dará la información del estado de la carga de la batería, haciendo actuar al sistema de protección de carga cuando ésta llegue a su límite. The first two probes will give us information about the recovered mechanical energy and the dirt state of the turbine, indicating the time to clean it. The next three will give us the information on the electrical performance of the recuperator and will make the protection system act when necessary. And the last probe will give us the information of the state of the battery charge, acting on the charge protection system when it reaches its limit.

FUNCIONAMIENTO DEL RECUERADOR DE ENERGíA POWER RECUERATOR OPERATION

El funcionamiento de la invención se describe a continuación: el vehículo, al ponerse en movimiento, dota al aire de una reacción en sentido contrario a la marcha; este aire en los vehículos convencionales se utiliza para la refrigeración del motor de combustión interna. Ese aire, según va adquiriendo velocidad el vehículo, proporciona una energía que a partir de un punto concreto, con nuestra invención podemos recuperar. The operation of the invention is described below: the vehicle, when set in motion, provides the air with a reaction in the opposite direction to travel; This air in conventional vehicles is used for cooling the internal combustion engine. That air, as the vehicle acquires speed, provides an energy that from a specific point, with our invention we can recover.

Un determinado caudal de aire entra en la campana de captación o tobera, situada en A certain air flow enters the hood or nozzle, located in

la parte frontal del vehículo, circula hacia el interior de ésta donde al disminuir la the front part of the vehicle circulates towards the interior of the vehicle where, when the

sección de paso, este caudal de aire aumenta la velocidad hasta llegar al punto crítico, que es la entrada en la turbina. En ese punto de máxima velocidad (que es el punto de mayor energía cinética del sistema) hacemos pasar e l aire a la turbina, lo que section of passage, this flow of air increases the speed until arriving at the critical point, that is the entrance in the turbine. At that point of maximum speed (which is the point of greatest kinetic energy of the system) we pass the air to the turbine, which

5 provocará un fuerza de empuje sobre los álabes, que a su vez harán girar a la turbina a una velocidad angular en función de la velocidad del vehículo y, de esta forma, la turbina transforma la energía del aire en energía mecánica transmitiéndola al eje de ésta. El eje de la turbina a su vez transmite la energía mecánica al eje del alternador y éste la transforma en energía eléctrica de corriente alterna. A través del circuito 5 will cause a pushing force on the blades, which in turn will turn the turbine at an angular speed depending on the speed of the vehicle and, in this way, the turbine transforms the energy of the air into mechanical energy by transmitting it to the axis of is. The turbine shaft in turn transmits the mechanical energy to the alternator shaft and it converts it into alternating current electrical energy. Through the circuit

10 eléctrico primario hacemos llegar al rectificador esta corriente alterna, donde es transformada en corriente continua y a través del circuito eléctrico secundario es transferida para la carga de las baterías del vehículo. El aire descargado por la turbina también puede utilizarse para refrigerar los motores eléctricos y las baterías de alimentación del vehículo. 10 primary electric we get to the rectifier this alternating current, where it is transformed into direct current and through the secondary electrical circuit is transferred for the charging of the vehicle's batteries. The air discharged by the turbine can also be used to cool the electric motors and vehicle power batteries.

15 La potencia de recarga de las baterías estará en función del correspondiente diseño de la capacidad de recuperación de la invención y de la velocidad a la que circule el vehículo en movimiento. The recharging power of the batteries will depend on the corresponding design of the recovery capacity of the invention and the speed at which the moving vehicle circulates.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJDS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

20 La descripción anterior se complementa con una explicación sobre los dibujos aportados de forma ilustrativa y para facilitar su comprensión del recuperador de energía. 20 The above description is complemented by an explanation of the drawings provided illustratively and to facilitate your understanding of the energy recovery.

En la figura 1 se representa, de forma esquemática, un recuperador con turbina radial y acoplamiento directo del generador eléctrico. La relación de los componentes es la Figure 1 shows, schematically, a recuperator with radial turbine and direct coupling of the electric generator. The relationship of the components is the

25 siguiente: 25 following:

• •: Generador eléctrico (1) Electric generator (1)

• •: Circuito eléctrico primario (2) Primary Electric Circuit (2)

• •: Turbina centrífuga (3) Centrifugal Turbine (3)

• •: Campana de captación de aire y tobera(4) 30 • Rectificador de corriente alterna en continua (5) Air collection hood and nozzle (4) 30 • DC rectifier in continuous (5)

• •: Circuito eléctrico secundario (6) Secondary Electrical Circuit (6)

• •: Baterías (7) Batteries (7)

• •: Transmisión mecánica de movimiento (8) Mechanical transmission of movement (8)

• •: Sonda de presión de entrada de aire (9) 35 • Sonda de presión de salida de aire (10) Air inlet pressure probe (9) 35 • Air outlet pressure probe (10)

• •: Sonda de temperatura del generador eléctrico (U) Electric generator temperature probe (U)

• •: Sonda de temperatura del rectificador (12) Rectifier temperature probe (12)

• •: Sonda de intensidad del corriente circuito primario (13) Current probe of primary circuit current (13)

• •: Sonda de intensidad del corriente circuito secundario (14) Current Secondary Current Probe (14)

• Sonda de carga de las baterías (15) • Battery charging probe (15)

• •: Sonda de la velocidad angular de la turbina RPM (16) RPM turbine angular velocity probe (16)

• •: Centralita electrónica de regulación y control (17) Electronic control and regulation unit (17)

5 En la figura 2 se representa, de forma esquemática, un recuperador con turbina axial y acoplamiento flexible entre la turbina y el generador eléctrico. La relación de componentes es la siguiente: 5 Figure 2 shows, schematically, a recuperator with axial turbine and flexible coupling between the turbine and the electric generator. The relationship of components is as follows:

• Generador eléctrico (l) • Electric generator (l)

• Circuito eléctrico primario (2) 10 • Turbina axial de uno o varios escalones (3) • Primary electrical circuit (2) 10 • Axial turbine with one or several steps (3)

• •: Campana de captación de aire y tobera (4) Air and nozzle hood (4)

• •: Rectificador de corriente alterna en continua (S) Alternating current rectifier (S)

• Circuito eléctrico secundario (6) • Secondary electrical circuit (6)

• Baterías (7) • Batteries (7)

REA LIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN PREFERRED BID OF THE INVENTION

En este apartado describimos la fabricación de los diferentes elementos de que se compone la invención que estamos desarrollando en este documento. In this section we describe the manufacture of the different elements that make up the invention that we are developing in this document.

• CAMPANA DE CAPTACiÓN DE AIRE (4) • AIR CAPTING HOOD (4)

20 La campana de captación de aire estará construida de una sola pieza o en varias piezas con juntas de unión selladas para evitar, con el tiempo, las fugas de aire. El dimensionamiento será en función de la aplicación V la potencia a recuperar. 20 The air collection hood shall be constructed in one piece or in several pieces with sealed joint joints to avoid air leakage over time. The sizing will depend on the application V the power to recover.

Los materiales de fabricación podrán ser de diversa naturaleza como, por ejemplo, acero inoxidable, aluminio, fibra de carbono, fibra de vidrio reforzada o cualquier otro The manufacturing materials may be of a different nature such as stainless steel, aluminum, carbon fiber, reinforced fiberglass or any other

25 material o aleación que tenga las propiedades fisicoquímicas Vestructurales necesarias para su fabricación. Es imprescindible que sea ligera V de un material de difícil corrosión V, además, su cara interior presente una superficie totalmente pulida para disminuir la fricción del aire. 25 material or alloy that has the necessary structural and physicochemical properties for its manufacture. It is essential that it is light V of a material of difficult corrosion V, in addition, its inner face has a fully polished surface to reduce air friction.

La campana, por diseño debe tener una inclinación de la base de al menos un 2%, para The bell, by design, must have an inclination of the base of at least 2%, to

30 evacuar el agua de lluvia V/ o el agua procedente de condensaciones, o bien disponer de una o varias perforaciones, en la parte de conexión a la turbina, de mínimo diámetro para evacuar esta agua V que se produzca la mínima pérdida de caudal de aire. 30 Evacuate rainwater V / or water from condensation, or dispose of one or more perforations, in the part of connection to the turbine, of minimum diameter to evacuate this water V that produces the minimum loss of flow of air.

• TURBINA DE RECUPERACiÓN DE ENERGíA (3) • ENERGY RECOVERY TURBINE (3)

La carcasa de la turbina del recuperador estará construida en dos partes, para facilitar The recovery turbine housing will be built in two parts, to facilitate

la limpieza interior de los álabes, y sellada con una junta de unión estanca al aire y resistente a la humedad y las bajas temperaturas the internal cleaning of the blades, and sealed with an air-tight joint and resistant to moisture and low temperatures

Los materiales constructivos, como en el caso de la campana, pueden ser de cualquier material que cumpla con las características mecánicas y fisicoquímicas necesarias en su construcción. la carcasa y alabes pueden ser del mismo o de distinto material, pero siempre deberán de cumplir con la característica de que el material tiene que ser ligero para evitar la sobrecarga innecesaria del vehículo y además la superficie en contacto con el aire será pulida y de bajo coeficiente de fricción. The construction materials, as in the case of the bell, can be of any material that meets the mechanical and physicochemical characteristics necessary in its construction. The housing and blades can be of the same or different material, but they must always comply with the characteristic that the material has to be light to avoid unnecessary overload of the vehicle and also the surface in contact with the air will be polished and low coefficient of friction.

Es imprescindible que el diseño de la turbina, el juego existente entre la carcasa de la turbina y los álabes sea inferior a 1 mm para que las pérdidas de caudal sean las mínimas, y siempre estará en función del tamaño y del correspondiente diseño en cada caso. It is essential that the turbine design, the clearance between the turbine housing and the blades is less than 1 mm so that the flow losses are minimal, and will always be a function of the size and the corresponding design in each case .

La turbina dispone en la parte interior de su carcasa de unos orificios para la evacuación de agua de lluvia y/o condensaciones y está soportada por un eje con dos apoyos dotados con rodamientos de alto rendimiento. The turbine has holes in the interior of its housing for the evacuation of rainwater and / or condensation and is supported by a shaft with two supports provided with high performance bearings.

El dimensionamiento de la carcasa, como la forma, el tipo de turbina y álabes se realizará para cada recuperador y estará en función de la aplicación y la potencia a recuperar. The dimensioning of the housing, such as the shape, the type of turbine and blades will be carried out for each recuperator and will depend on the application and the power to be recovered.

• TRANSMISION (8) • TRANSMISSION (8)

La transmisión del movimiento que une el eje de la turbina con el eje del alternador podrá ser por acoplamiento directo (para potencias pequeñas) o bien por transmisión rígida, flexible o cualquier otro tipo de transmisión existente en el mercado, pero siempre de un rendimiento mecánico muy elevado. El acoplamiento directo, a ser posible, será de tipo magnético para que la unión sea suave y fácil de regular, o bien con cualquier otro sistema que proporcione una transmisión de alto rendimiento mecánico. Debe disponer de un sistema desconexión automático para protección de alternador. The transmission of the movement that joins the turbine shaft with the alternator shaft can be by direct coupling (for small powers) or by rigid, flexible transmission or any other type of transmission existing in the market, but always of a mechanical performance very high. The direct coupling, if possible, will be of the magnetic type so that the joint is smooth and easy to regulate, or with any other system that provides a high mechanical performance transmission. You must have an automatic disconnection system for alternator protection.

• GENERADOR ELÉCTRICO O ALTERNADOR (1) • ELECTRICAL GENERATOR OR ALTERNATOR (1)

El alternador utilizado como elemento complementario y necesario para esta invención podrá ser un equipo existente en el mercado o diseñado para este fin, pero siempre deberá ser un dispositivo del máximo rendimiento, igualo superior al 95%. El dimensionamiento se realizará en función de la aplicación y la potencia a recuperar en cada caso. The alternator used as a complementary and necessary element for this invention may be an existing equipment on the market or designed for this purpose, but it should always be a device of maximum performance, equal to or greater than 95%. The sizing will be carried out depending on the application and the power to be recovered in each case.

• RECTIFICADOR (5) • RECTIFIER (5)

El rectificador utilizado para esta invención podrá ser un equipo existente en el The rectifier used for this invention may be an existing equipment in the

mercado o diseñado para este fin, pero siempre será un dispositivo del máximo rendimiento, igual o superior al 95%. El dimensionamiento se realizará, como el 5 alternador y el resto de componentes, en función de la aplicación y la potencia a market or designed for this purpose, but it will always be a device of maximum performance, equal to or greater than 95%. The sizing will be carried out, such as the alternator and the rest of the components, depending on the application and the power to

recuperar en cada caso recover in each case

• CIRCUITOS ELECTRICOS (2 y 6) • ELECTRICAL CIRCUITS (2 and 6)

Los circuitos eléctricos, así como sus protecciones y elementos de control cumplirán el reglamento de baja tensión y los correspondientes a su sector. Los conductores 10 pueden ser de cobre o aluminio y se dimensionarán con la sección adecuada a las potencias a recuperar, el aislamiento será el adecuado a las tensiones que deben The electrical circuits, as well as their protections and control elements will comply with the low voltage regulation and those corresponding to their sector. The conductors 10 can be of copper or aluminum and will be sized with the appropriate section to the powers to recover, the insulation will be adequate to the voltages that must be

soportar. put up with.

• SONDAS DE PROTECCiÓN E INFORMACiÓN (9 a 16) • PROTECTION AND INFORMATION PROBES (9 to 16)

Las sondas de presión y temperatura serán las existentes en el mercado, con el rango 15 de trabajo, y características adecuadas a las centralitas electrónicas de control de los vehículos donde van instaladas. The pressure and temperature probes will be those existing in the market, with the working range 15, and characteristics appropriate to the electronic control units of the vehicles where they are installed.

• CENTRALITA DE REGULACiÓN Y CONTROL (17) • CONTROL AND CONTROL CENTER (17)

La regulación y control del sistema de funcionamiento del recuperador la realiza una central electrónica, esta puede ser un equipo independiente pero es conveniente que The regulation and control of the operating system of the recuperator is carried out by an electronic exchange, this can be an independent equipment but it is convenient that

20 estén integrados en la propia centralita electrónica de regulación del vehículo, para procesar y facilitar la información al conductor del vehículo en los mismos paneles que le indican todos los parámetros de funcionamiento. 20 are integrated in the electronic control unit of the vehicle itself, to process and provide the information to the driver of the vehicle in the same panels that indicate all the operating parameters.

APLICACIONES INDUSTRIALES INDUSTRIAL APPLICATIONS

25 Anteriormente hemos hablado de sectores de aplicación de la invención, en este 25 We have previously talked about sectors of application of the invention, in this

apartado hablaremos de aplicaciones concretas que tiene la invención que nos ocupa: section we will talk about concrete applications that has the invention that concerns us:

• Sector automovilístico: Desarrollando los campos de construcción y de mercado de vehículos que actualmente están estancados como: O Automóviles eléctricos: aumentaría la autonomía de • Automotive sector: Developing the construction and market fields of vehicles that are currently stalled as: O Electric cars: would increase the autonomy of

3O funcionamiento de forma exponencial, venciendo las restricciones que tienen actualmente en el mercado automovilístico y haciéndoles totalmente viables, además se produciría el abaratamiento de los desplazamientos y sobre todo la reducción de la contaminación en las grandes ciudades. 3O operating exponentially, overcoming the restrictions they currently have in the automobile market and making them totally viable, in addition there would be the reduction of displacements and especially the reduction of pollution in large cities.

o Automóviles híbridos: como en caso anterior aumentaría la o Hybrid cars: as in the previous case it would increase the

autonomía real de funcionamiento en modo eléctrico, cosa que actualmente es muy reducida. real autonomy of operation in electric mode, which is currently very small.

• Sector del transporte de pasajeros por carretera: Ayudaría a desarrollar • Road passenger transport sector: It would help to develop

5 la construcción y el mercado de autobuses urbanos y autobuses interurbanos eléctricos, disminuyendo el coste del transporte de 5 the construction and market of urban buses and electric intercity buses, reducing the cost of transportation of

pasajeros de forma muy considerable. passengers in a very considerable way.

• Sector del transporte de mercancías por carretera: Ayudaría a desarrollar la construcción y el mercado de camiones y cabezas • Road freight sector: It would help develop the construction and market of trucks and heads

10 tractoras eléctricas, disminuyendo el coste del transporte de mercancías por carretera de forma muy considerable. 10 electric tractors, reducing the cost of transporting goods by road very considerably.

• Sector del transporte de pasajeros y mercancías por ferrocarril: Ayudaría a desarrollar la construcción y el mercado de locomotoras eléctricas de baterías, que pueden circular por vías sin electrificar, • Passenger and freight transport sector by rail: It would help to develop the construction and market of electric battery locomotives, which can circulate on roads without electrifying,

15 disminuyendo la inversión en infraestructuras y el coste del mantenimiento de las redes de ferrocarril. metro, tranvía, etc. El coste de este tipo transporte se abarataría y sería más rentable para las compañías ferroviarias. 15 reducing infrastructure investment and the cost of maintaining rail networks. subway, tram, etc. The cost of this type of transport would be cheaper and more profitable for railway companies.

• Sector de la aviación: Se podrían desarrollar aviones a hélice y • Aviation sector: Propeller aircraft could be developed and

20 turboélices con motores eléctricos, cuyo combustible sea la energía almacenada en unas baterías, y helicópteros eléctricos también con baterías. Teniendo en cuenta que la totalidad de la potencia en los motores eléctricos es de uso inmediato, a diferencia de otro tipo de combustible, hacen que sean más efectivos y eficiente, abaratando el 20 turboelectric with electric motors, whose fuel is the energy stored in batteries, and electric helicopters also with batteries. Taking into account that all the power in electric motors is for immediate use, unlike other types of fuel, they make them more effective and efficient, reducing the

25 coste de funcionamiento y de mantenimiento de este tipo de vehículos. Estos pueden ser utilizados en el transporte de pasajeros, mercancías, militares y aviones especiales sin tripulación. También se reduciría la contaminación acústica y medioambiental provocada por estos vehículos. 25 operating and maintenance cost of this type of vehicles. These can be used in the transport of passengers, merchandise, military and special unmanned aircraft. It would also reduce noise and environmental pollution caused by these vehicles.

Claims

1. one.: la invención es un recuperador de la energía cinética del aire en vehículos y the invention is a recuperator of the kinetic energy of the air in vehicles and

mecanismos en movimiento, está caracterizado por recoger y transformar la moving mechanisms, is characterized by collecting and transforming the

5 5: energía del viento, producido por un vehículo cuando se desplaza, en energía wind energy, produced by a vehicle when it travels, in energy

eléctrica para recargar las baterías de alimentación, en vehículos eléctricos e electric to recharge the power batteries, in electric vehicles and

híbridos cuando están circulando y a partir una determinada velocidad. hybrids when they are circulating and starting a certain speed.

la invención contiene en su parte frontal una campana de captación y tobera(4) de the invention contains in its front part a hood and nozzle (4) of

viento con sección de entrada mayor a la sección de salida, el aire, en su interior, wind with an input section greater than the output section, the air, inside,

10 10: aumenta la velocidad y por consiguiente la energía cinética. Este aire llega a la increases the speed and therefore the kinetic energy. This air reaches the

turbina (3) y acciona los álabes de esta transfiriendo y transformando la energía turbine (3) and drives the blades of this transferring and transforming the energy

cinética del viento en energía mecánica al eje de la turbina. Esta energía es Wind kinetics in mechanical energy to the turbine shaft. This energy is

transmitida a eje del alternador (1) mediante una transmisión mecánica (8), el transmitted to the alternator shaft (1) by a mechanical transmission (8), the

alternador transforma la energía mecánica en energía eléctrica alterna, mediante alternator transforms mechanical energy into alternating electrical energy, by

15 fifteen: un circuito eléctrico primario (2) es conducida esta energía hasta un rectificador (5) a primary electrical circuit (2) is conducted this energy to a rectifier (5)

donde es transformada en energía eléctrica continua adecuada para la recarga de where it is transformed into continuous electrical energy suitable for recharging

las baterías y mediante un circuito eléctrico secundari o (6) es enviada al sistema de the batteries and by means of a secondary electrical circuit (6) is sent to the system of

recarga de baterías del vehículo (7). Para el control del funcionamiento y vehicle battery recharge (7). For operation control and

protección de la invención, este está dotado de una centralita de regulación y protection of the invention, this is provided with a control unit and

20 twenty: control (17) apoyada por una serie de sondas de información (9 a 16). Este sistema control (17) supported by a series of information probes (9 to 16). This system

puede estar integrado o no en el sistema electrónico del vehículo. It may or may not be integrated into the electronic system of the vehicle.

El aire utilizado en la recuperación de energía se destinará posteriormente, para la The air used in energy recovery will be used later, for the

refrigeración del alternador, motores eléctricos y baterías de alimentación del alternator cooling, electric motors and battery power

vehículo. vehicle.

25 25: la invención se fijara al vehículo o mecanismo donde vaya montado mediante un the invention will be fixed to the vehicle or mechanism where it is mounted by means of a

sistema de anclaje flexible, que sea capad de absorber la vibraciones producidas y flexible anchoring system, capable of absorbing the vibrations produced and

evite la transmisión de estas al vehículo. Avoid transmitting these to the vehicle.

2. 2.: El recuperador de energía cinética, según reivindicación 1, dispone de una campara The kinetic energy recuperator, according to claim 1, has a hood

30 30: de captación (4) del aire desplazado por el vehículo. Se caracteriza porque puede of collection (4) of the air displaced by the vehicle. It is characterized because it can

adoptar una sección de cualquier forma geométrica, tanto en la parte de la entrada adopt a section of any geometric shape, both in the part of the entrance

como en la parte de salida. Su forma es troncocónica o tronco piramidal invertida. as in the output part. Its shape is conical trunk or inverted pyramidal trunk.

El material de construcción debe ser resistente a la humedad y a las presiones a The building material must be resistant to moisture and pressures at

que será sometido. El ángulo de apertura será igual al ángulo de máximo That will be submitted. The opening angle will be equal to the maximum angle

35 35: rendimiento por rozamiento. friction performance.

3. 3.: la invención, según reivindicación 1, dispone de una transmisión mecánica The invention, according to claim 1, has a mechanical transmission

encargada de transmitir la energía mecánica desde el eje de la turbina hasta el eje responsible for transmitting mechanical energy from the turbine shaft to the shaft

del alternador o generador de corriente eléctrica. Esta transmisión debe ser de alto of the alternator or electric current generator. This transmission must be high

10 10: rendimiento y podrá s.er de acoplamiento directo, acoplamiento rígido, performance and may be direct coupling, rigid coupling,

acoplamiento flexible o cualquier otro sistema existente en el mercado. También flexible coupling or any other existing system in the market. Too

dispondrá de un sistema de desconexión o frenado para la protección del It will have a disconnection or braking system to protect the

alternador. alternator.

4. Four.: la invención, según reivindicación 1, dispone de dos circuitos eléctricos (2 y 6), uno The invention, according to claim 1, has two electrical circuits (2 and 6), one

primario encargado de transportar la energía eléctrica desde el alternador hasta el primary responsible for transporting electrical energy from the alternator to the

5 5: rectificador y otro circuito secundario encargado de llevar la corriente continua rectifier and other secondary circuit responsible for carrying direct current

hasta el sistema de recarga de las baterías del vehículo, realizados con conductores to the recharging system of the vehicle's batteries, made with drivers

de cobre o aluminio con sección de cable suficientes para la tensión de trabajo y of copper or aluminum with cable section sufficient for the working voltage and

para conducir la intensidad de corriente requerida en función de la potencia de to drive the required current intensity depending on the power of

recarga. Estos circuitos dispondrán de los interruptores de de mando y protección recharge These circuits will have the command and protection switches

10 10: adecuados a la aplicación. appropriate to the application.

5. 5.: la invención, según reivindicación 1, contiene un sistema de regulación y control The invention, according to claim 1, contains a regulation and control system

dotado de una centralita e lectrónica de gestión (17), o bien estará integrado en la equipped with a management switchboard and electronic (17), or it will be integrated into the

centralita electrónica de gestión del vehículo donde vaya instalada la invención. electronic control unit of the vehicle where the invention is installed.

15 fifteen: Esta debe controlar y gestionar, al menos, los parámetros medidos por la siguiente This should control and manage, at least, the parameters measured by the following

relación de sondas: Probe ratio:

a. Sonda de presión total del aire situada a la entrada de turbina (9). to. Total air pressure probe located at the turbine inlet (9).

b. Sonda de presión dinámica del aire situada a la salida de la turbina (10). b. Dynamic air pressure probe located at the outlet of the turbine (10).

20 twenty: c. Sondas de temperatura del alternador (11) y del rectificador (12). C. Temperature probes of the alternator (11) and rectifier (12).

d. Sondas de lectura de la intensidad en el circuito de corriente alterna d. Current reading probes in the alternating current circuit

(13) y en el circuito de corriente continua (14). (13) and in the DC circuit (14).

e. Sondas de nivel de carga de las baterías (15). and. Battery charge level probes (15).

f. Sonda de indicación de las RPM de la turbina (16). F. Probe indicating the turbine RPM (16).

25 25