ES2630714T3 - Dispositivo de conversión de energía undimotriz - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de conversión de energía undimotriz (101; 200; 801) para su uso en una masa de agua que comprende: un primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802) configurado para responder a una ola incidente funcionando en al menos un primer modo de movimiento; un segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) unido de manera móvil al primer pontón por un medio de unión (105; 420; 805); en el que el movimiento relativo del primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802) respecto al segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) en respuesta a una ola incidente se convierte en una forma deseada de energía; en el que el primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802) y el segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) comprenden, cada uno, un cuerpo alargado, en el que el segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) está unido al primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802) de manera adyacente a, o en el punto medio de, el eje alargado del primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802), y el eje alargado del segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) es transversal al eje alargado del primer pontón (102; 202; 402; 502; 602; 802); caracterizado por que el segundo pontón (103; 203; 403; 503; 603; 803) está configurado para responder a una ola incidente funcionando en al menos un segundo modo de movimiento diferente del primer modo de movimiento; en el que dicho primer modo de movimiento comprende un movimiento de oscilación vertical; y en el que dicho segundo modo de movimiento comprende un movimiento de cabeceo.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Dispositivo de conversion de energfa undimotriz

La presente invencion se refiere al campo de la conversion de energfa undimotriz y tambien a los campos de tecnologfas asociadas tales como sistemas de toma de fuerza e hidraulica de fluidos.

Actualmente se estan haciendo muchos esfuerzos para desarrollar medios eficientes y robustos para extraer energfa de los recursos renovables. El aprovechamiento de la energfa undimotriz, en particular, presenta una serie de desaffos de diseno con respecto tanto a la eficiencia como a la robustez de los sistemas aptos para tal fin.

Muchos conversores de energfa undimotriz (WEC) se basan en un cuerpo movil, tal como un ponton, que se mueve de un modo, tal como un movimiento de oscilacion vertical. En tales conversores de energfa undimotriz, el cuerpo movil esta conectado a un segundo cuerpo de referencia, tal como un segundo ponton mas grande, o alguna forma de estructura de posicion fija, y el movimiento del cuerpo movil en relacion con el cuerpo de referencia se aprovecha y se convierte en energfa. Sin embargo, esta probado que tales disenos no son capaces de capturar mas del 50 % de la energfa undimotriz. Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un conversor de energfa undimotriz que sea capaz de extraer energfa de las olas de manera mas eficiente.

Una propuesta para extraer energfa de las olas oceanicas es un motor principal alimentado por olas que comprende un par de pontones conectados a una barcaza inercial central, por ejemplo como se ve en el documento WO 99/28622. Los pontones estan dispuestos simetricamente con respecto a la barcaza amarrada y pueden moverse de manera pivotante por las olas en relacion con la barcaza. El cabeceo de los pontones hace funcionar unas bombas hidraulicas conectadas entre cada ponton y la barcaza para convertir el movimiento de cabeceo en energfa de presion de agua. Otra propuesta para una planta de energfa undimotriz que comprende dos pontones se basa en el principio de la balsa de Cockerell y se describe en el documento WO 2008/135046. Dos pontones entrecruzados se conectan mediante un sistema de toma de fuerza hidraulica. Los pontones suben y bajan a medida que pasan las olas y esto los hace pivotar alrededor del centro del dispositivo, provocando el movimiento del actuador hidraulico. Otra propuesta mas para un aparato de energfa undimotriz se describe en el documento WO 00/17519 y se conoce como maquina Pelamis. Este dispositivo comprende una estructura a modo de cadena articulada compuesta por elementos cilfndricos que pueden experimentar movimiento rotacional relativo. Aunque algunas de estas y otras propuestas han sido comercializadas, todos estos dispositivos WEC se basan en un solo modo de movimiento para convertir la energfa procedente de las olas y, por lo tanto, sufren de la ineficiencia descrita anteriormente.

Muchos sistemas WEC utilizan cilindros hidraulicos de aceite como actuadores en el sistema de extraccion de energfa. Sin embargo, se apreciara que hay riesgos medioambientales significativos asociados con el uso de la oleohidraulica, especialmente en el mar, donde las inevitables fugas causan problemas. Otros sistemas WEC proponen generadores lineales electricos, pero en este momento, estos estan en una etapa muy temprana de desarrollo. Algunos sistemas WEC superan estos inconvenientes identificados implementando actuadores hidraulicos que utilizan el agua de mar como medio de transferencia de energfa. Sin embargo, el agua de mar tiene un potencial significativo para degradar y descomponer los materiales expuestos a la misma (a traves de la accion tanto mecanica como qufmica) y, por lo tanto, los sistemas hidraulicos de agua de mar tienen que ser capaces de soportar tales fuerzas.

La mayorfa de las bombas de agua en el mercado actual tienen un diseno centrffugo de rodete abierto. Se trata de una solucion de bajo coste para el bombeo de proposito general. Estas bombas, sin embargo, tienen una eficiencia muy baja (aproximadamente del 40 %) y, lo que es mas importante, no pueden proporcionar alturas piezometricas elevadas a menos que se configuren multiples bombas en serie. La complejidad de tales disposiciones las hace muy poco atractivas para su implementacion en un conversor de energfa undimotriz. Las bombas de alta presion, tales como las usadas en la industria de la desalinizacion (plantas de osmosis inversa), tienen un diseno de multiples etapas y generalmente usan pistones y cilindros de desplazamiento positivo en contraposicion a los rodetes abiertos. Sin embargo, estas bombas no pueden aceptar agua de mar en bruto, ya que esto conducirfa a un desgaste rapido y a un fallo de los componentes y, por lo tanto, estan limitadas en su utilidad.

La patente de Estados Unidos numero US6140712 describe una bomba de manguera de doble efecto usada en el contexto de un conversor de energfa undimotriz. La bomba consiste en un par de bombas de manguera conectadas a una tuberfa de salida comun. Una desventaja de este tipo de bombas es que la presion que pueden soportar las mangueras flexibles limitara la presion generada. En un entorno donde es deseable una salida de alta presion (tal como en el contexto de un conversor de energfa undimotriz), esto serfa una grave limitacion.

En la patente del Reino Unido n.° GB 2453670 se describe otra bomba. La bomba descrita es una bomba de doble efecto usada en el contexto de un conversor de energfa undimotriz. La bomba consiste en un piston alternativo de doble efecto disenado para bombear agua de mar a traves de un par de patas de aspiracion, cada una de las cuales comprende una camara, una valvula de entrada y una valvula de salida, hasta llegar a un tubo de salida comun. Sin embargo, mientras que en la carrera ascendente del piston la masa de fluido que pasa a traves de una pata de aspiracion se acelera, la carrera de retorno ve como la masa de fluido en este lado de la bomba pierde aceleracion,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

solo para acelerarse de nuevo en la siguiente carrera ascendente. Esto se produce de la misma manera en la otra pata de aspiracion y en las carreras de retorno del piston. Se apreciara que la energfa que se gasta reacelerando la masa de fluido al comienzo de cada segunda carrera da como resultado una perdida de energfa y un deterioro significativo en el rendimiento de bombeo. Ademas, cabe senalar que los volumenes de las dos camaras pueden no ser iguales, debido a que el arbol del piston pasa a traves de una camara pero no de la otra. Esto puede ser desventajoso si se desea un flujo y una presion continuos. Ademas, la disposicion de piston/camara doble comprende una unica unidad integrada que serfa diffcil de reparar, debido a que la superficie que actua conjuntamente con la junta de embolo esta situada en el interior de la camara. Ademas, una fuga en la junta de piston afectarfa al fluido que se bombea fuera de ambas camaras. Como se ha mencionado anteriormente, las bombas basadas en piston son de poca utilidad para bombear agua de mar, debido a que el piston necesita alta presion, alta velocidad, juntas o anillos de piston de alta resistencia al desgaste, y aun no hay nada en el mercado para lograr esto economicamente.

Serfa deseable proporcionar un dispositivo de conversion de energfa undimotriz y sistemas relacionados que aborden todos los problemas mencionados anteriormente y superen las limitaciones de las soluciones existentes.

En un primer aspecto de la invencion, se desvela un dispositivo de conversion de energfa undimotriz para su uso en una masa de agua que comprende:

un primer ponton configurado para responder a una ola incidente funcionando en al menos un primer modo de

movimiento;

un segundo ponton unido de manera movil al primer ponton por un medio de union;

en el que el movimiento relativo del primer ponton respecto al segundo ponton en respuesta a una ola incidente se convierte en una forma deseada de energfa;

en el que el primer ponton y el segundo ponton comprenden, cada uno, un cuerpo alargado, en el que el segundo

ponton esta unido al primer ponton de manera adyacente a, o en el punto medio de, el eje alargado del primer

ponton, y el eje alargado del segundo ponton es transversal al eje alargado del primer ponton;

caracterizado por que el segundo ponton esta configurado para responder a una ola incidente funcionando en al

menos un segundo modo de movimiento diferente del primer modo de movimiento;

en el que dicho primer modo de movimiento comprende un movimiento de oscilacion vertical; y

en el que dicho segundo modo de movimiento comprende un movimiento de cabeceo.

Se comprendera que, de acuerdo con la invencion, se proporcionan un par de pontones en el que un ponton funciona en un primer modo de movimiento mientras que el otro ponton funciona en un segundo modo de movimiento diferente. La expresion “modo de movimiento” hace referencia a un movimiento diferenciado que tiene su propia frecuencia y energfa caracterfsticas. En el contexto de un dispositivo de conversion de energfa undimotriz, los modos habituales de movimiento incluyen oscilacion vertical (movimiento vertical perpendicular a la direccion de desplazamiento de una ola, es decir, arriba y abajo entre valles y crestas de ola), lineal en direccion proa-popa (movimiento horizontal a lo largo de la direccion de desplazamiento de una ola) y cabeceo (movimiento rotacional en un angulo 0° < 0 < ±90° con respecto a la direccion de desplazamiento de una ola, es decir, girando alrededor de un eje alineado con las crestas de ola a medida que pasan las olas). Tales modos de movimiento son independientes entre sf y cada uno de ellos puede contribuir al movimiento global de un cuerpo flotante, dependiendo de su libertad para moverse en respuesta a las olas. Una caracterfstica ventajosa de la invencion es que el movimiento relativo de dos pontones que se mueven en dos modos de movimiento diferentes se convierte en energfa. Por lo tanto, un ponton esta configurado para responder a las olas con (al menos) un movimiento de oscilacion vertical mientras que el otro ponton esta configurado para responder a las olas con (al menos) un movimiento de cabeceo y el movimiento relativo entre estos dos modos diferentes se utiliza para la conversion de energfa. En consecuencia, la curva de potencia resultante para el dispositivo contendra contribuciones procedentes de al menos dos modos de movimiento diferentes y la eficiencia de conversion de energfa mejora en comparacion con un dispositivo que solo convierte energfa procedente de un unico modo de movimiento.

De acuerdo con un conjunto preferido de realizaciones, el primer ponton y el segundo ponton responden a la misma ola incidente. Esto puede lograrse seleccionando la longitud total del dispositivo, la separacion entre los pontones y/o las dimensiones de los pontones en relacion con la longitud de ola predominante en un sitio dado, por ejemplo como se describe con mas detalle a continuacion.

De acuerdo con un conjunto preferido de realizaciones, el modo de movimiento del primer ponton tambien comprende un movimiento lineal en direccion proa-popa.

De acuerdo con un conjunto preferido de realizaciones, el modo de movimiento del segundo ponton tambien comprende un movimiento lineal en direccion proa-popa y/o un movimiento de oscilacion vertical.

En un conjunto preferido de realizaciones, el segundo ponton esta unido al primer ponton de manera adyacente a, o en el punto medio de, el eje alargado del primer ponton, en el que el dispositivo se orienta cuando esta en uso de tal manera que el eje alargado del primer ponton sea paralelo a las crestas de ola de las olas incidentes. En otras

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

palabras, el eje alargado del primer ponton se alinea en perpendicular a la direccion de desplazamiento de las olas.

Esto garantiza que el primer ponton sea capaz de responder eficazmente a las olas incidentes. En particular, puesto que el primer ponton comprende un cuerpo alargado alineado a lo largo de las crestas de ola, no experimenta preferentemente ningun movimiento de cabeceo sustancial en la direccion de desplazamiento de las olas. En su lugar, el primer ponton se mueve predominantemente en un modo de movimiento de oscilacion vertical a medida que pasan las crestas de ola. Tambien puede experimentarse un movimiento lineal en direccion proa-popa. El cuerpo alargado comprende, preferentemente, una dimension a lo largo de su eje alargado que es mucho mayor que una dimension perpendicular a su eje alargado que se alinea con la direccion de desplazamiento de las olas.

En una modificacion del conjunto de realizaciones expuestas directamente con anterioridad, la dimension del primer ponton a lo largo de su eje alargado viene determinada por la longitud de cresta de ola predominante de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo.

Esto maximiza la eficacia de la respuesta del primer ponton a las olas incidentes. En particular, cuando el ponton esta dimensionado para que coincida con la longitud de cresta de ola, entonces no cabeceara en una direccion perpendicular a la direccion de desplazamiento de las olas. En su lugar, toda la longitud del ponton se mueve hacia arriba y hacia abajo con las olas en un movimiento de oscilacion vertical de modo que se maximiza la energfa disponible procedente de este modo de movimiento.

En un conjunto preferido de realizaciones, el segundo ponton tiene un area de superficie mayor que el area de superficie del primer ponton, y la dimension del segundo ponton a lo largo de su eje que se situa transversalmente al eje alargado del primer ponton es mayor que la dimension del primer ponton en la direccion transversal a su eje alargado. El segundo ponton comprende un cuerpo alargado y, preferentemente, el dispositivo se orienta cuando esta en uso de tal manera que el eje alargado del segundo ponton sea transversal a las crestas de ola de las olas incidentes, en otras palabras, se alinea con la direccion de desplazamiento de las olas. Como resultado de la diferente orientacion del segundo ponton con respecto a las olas en comparacion con el primer ponton, el segundo ponton se posiciona optimamente para capturar un modo de movimiento diferente respecto al primer ponton. Por ejemplo, mientras que el primer ponton oscila verticalmente en respuesta a las olas incidentes, el segundo ponton puede cabecear a lo largo de la direccion de desplazamiento de las olas. Uno o ambos del primer y/o segundo ponton tambien pueden moverse en un modo de movimiento lineal en direccion proa-popa.

Limitar las dimensiones de los pontones ayuda a minimizar la componente de reactancia (parte imaginaria) de la impedancia, y a maximizar la componente de resistencia (parte real) de la impedancia, del dispositivo cuando esta en uso. Esto es ventajoso debido a que es la componente de resistencia a partir de la cual puede extraerse la energfa undimotriz. Por lo tanto, las dimensiones y/o la orientacion relativas de los pontones primero y segundo pueden seleccionarse o disenarse, por ejemplo, basandose en pruebas empfricas, para lograr una respuesta resonante o casi resonante a las olas que se aproximan.

Se apreciara que el dispositivo puede orientarse de tal manera que las olas que se aproximan incidan en primer lugar o bien en el primer ponton o bien en el segundo ponton. La orientacion del dispositivo con respecto a la direccion de la ola puede depender de cuan bien se sintonice el movimiento del segundo ponton con las olas en cuanto a si su periodo de resonancia natural coincide con la frecuencia de la ola incidente. Esto dependera de la relacion entre la masa y la (rigidez de) flotabilidad del ponton. Si el segundo ponton no se sintoniza de manera optima, entonces contribuye a la absorcion de energfa en virtud de su inercia mas que en virtud de su excitacion. En este caso, el segundo ponton se comporta mejor como un cuerpo inercial y funciona mejor cuando esta posicionado a popa del primer ponton en relacion con la direccion de las olas que se aproximan. Sin embargo, se ha descubierto que en al menos un conjunto de realizaciones es preferible que el dispositivo se oriente cuando esta en uso de tal manera que, en relacion con la direccion de las olas que se aproximan, el segundo ponton este a proa y el primer ponton este a popa. En este caso, el segundo ponton puede sintonizarse de manera que su modo de movimiento este en fase con las olas que se aproximan y tenga una frecuencia que coincida con la de las olas con el fin de lograr una excitacion resonante de las olas que se aproximan. En tales realizaciones, el segundo ponton puede posicionarse optimamente para hacer una gran contribucion de potencia a partir de su modo de movimiento resonante.

En una modificacion de las realizaciones de la invencion expuestas directamente con anterioridad, la dimension del dispositivo que es transversal al eje de las crestas de ola de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo es entre 0,5 y 1 veces la longitud de ola predominante de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo.

En otra modificacion de las realizaciones de la invencion expuestas directamente con anterioridad, la dimension del dispositivo que es transversal al eje de las crestas de ola de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo es entre 0,6 y 1,1 veces la longitud de ola predominante de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo. En otras palabras, la dimension del dispositivo que se alinea con la direccion de desplazamiento de las olas es preferentemente entre 0,6 y 1,1 veces la longitud de ola predominante en el sitio del dispositivo.

Esto permite minimizar aun mas eficazmente la reactancia del dispositivo cuando esta en uso. Como se ha

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

mencionado anteriormente, pueden usarse resultados de pruebas empfricas para seleccionar la dimension del dispositivo en funcion de la longitud de ola que optimizara la componente de resistencia de la impedancia mecanica y, por lo tanto, la potencia disponible.

Los pontones primero y segundo pueden comprender unos cuerpos flotantes que tengan cualquier forma apropiada. La forma y las dimensiones relativas de los pontones en funcion de su area de superficie en el plano x-y se han descrito anteriormente. Observando los pontones en seccion transversal en el plano z, en perpendicular a la superficie del agua, pueden tener una forma generalmente cuadrada, rectangular u oblonga. Sin embargo, es preferible, al menos en algunas realizaciones, que el primer y/o segundo ponton tenga una seccion transversal circular. Se ha descubierto que esto minimiza las perdidas por arrastre del (de los) ponton(es) mientras esta(n) en movimiento. Como se ha descrito anteriormente, en al menos algunas realizaciones, el primer ponton puede ser un cuerpo alargado y, por lo tanto, puede ser preferible que el primer ponton sea sustancialmente cilfndrico. Ademas, ajustando el diametro, la masa, el lastre y el francobordo de cada ponton, puede ser posible hacer coincidir la respuesta de frecuencia del dispositivo de tal manera que oscile en un modo resonante, lo cual es crftico para una captura eficiente de energfa. A diferencia de las secciones rectangulares, las secciones cilfndricas permiten relaciones optimas entre la masa corporal y la rigidez de flotabilidad del (de los) ponton(es).

En un conjunto preferido de realizaciones, el dispositivo comprende ademas un tanque para contener fluido, que esta adaptado para ajustar las caracterfsticas de movimiento del uno o mas modos de movimiento en los que los pontones estan configurados para funcionar.

Esto tambien ayuda a reducir la reactancia del dispositivo cuando esta en uso. En particular, el movimiento del fluido en el tanque puede sintonizarse para optimizar el (los) modo(s) de movimiento del (de los) ponton(es) y lograr de este modo un estado resonante.

En una modificacion del conjunto de realizaciones expuestas directamente con anterioridad, el tanque comprende una cavidad estanca a fluidos integrada en el segundo ponton.

En un conjunto de realizaciones, el medio de union comprende, preferentemente, un brazo motriz configurado para tener un unico grado de libertad de movimiento. El medio de union puede comprender una articulacion motriz dispuesta para permitir un movimiento pivotante relativo entre los pontones primero y segundo, por ejemplo, un brazo motriz puede conectarse de manera pivotante al segundo ponton y conectarse de manera fija al primer ponton. Por lo tanto, se comprendera que el medio de union puede configurarse de tal manera que, cuando el primer ponton se mueve en un modo de movimiento (por ejemplo, oscilando verticalmente hacia arriba y hacia abajo), la articulacion motriz puede aplicar un momento de giro al segundo ponton que esta preferentemente en fase con su modo de movimiento diferente (por ejemplo, el cabeceo) con el fin de aumentar la energfa extrafda a partir de este modo de movimiento. El movimiento del primer ponton puede actuar para bloquear el segundo ponton en su modo de movimiento diferente, aumentando de este modo la energfa lograda a partir de los dos modos de movimiento diferentes.

En otro conjunto de realizaciones, el primer ponton esta configurado, preferentemente, para funcionar en un tercer modo de movimiento diferente de su primer modo de movimiento y el segundo ponton esta configurado, preferentemente, para funcionar en el mismo tercer modo de movimiento ademas de en su segundo modo de movimiento. Por ejemplo, ambos pontones primero y segundo pueden experimentar un movimiento lineal en direccion proa-popa adicional. Con el fin de poder extraer energfa del tercer modo de movimiento adicional, el medio de union esta configurado, preferentemente, para tener dos grados diferentes de libertad de movimiento, en contraposicion a un solo grado de libertad como se ha indicado anteriormente. El medio de union puede comprender una articulacion motriz dispuesta para permitir movimientos pivotantes y horizontales relativos entre los pontones primero y segundo. Por ejemplo, la articulacion motriz puede comprender un par de brazos motrices paralelos conectados de manera pivotante entre sf y a los pontones primero y/o segundo. Una articulacion motriz con dos grados de libertad es capaz de convertir el movimiento relativo de los pontones en una fuente de energfa adicional, por ejemplo, recogiendo tambien energfa de un modo de movimiento lineal en direccion proa-popa.

En un conjunto preferido de realizaciones, el dispositivo comprende ademas un mecanismo de salida de energfa para convertir el movimiento relativo del primer ponton respecto al segundo ponton en la forma deseada de energfa, en el que el mecanismo de salida de energfa esta conectado al medio de union. El mecanismo de salida de energfa esta dispuesto, preferentemente, para capturar energfa a partir del movimiento relativo entre los al menos dos modos diferentes de movimiento, extrayendo de este modo la energfa a partir de multiples modos en comparacion con los conversores de energfa undimotriz convencionales. El mecanismo de salida de energfa puede tener la forma de cualquier dispositivo de toma de fuerza adecuado, tal como un actuador hidraulico, un generador lineal electrico o una bomba de fluido.

En una modificacion del conjunto de realizaciones expuestas directamente con anterioridad, el dispositivo comprende ademas:

un sensor configurado para detectar el grado de movimiento, velocidad y/o aceleracion del primer ponton; y

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

un actuador configurado para ajustar la linea de accion entre el mecanismo de salida de energfa y el medio de union en respuesta a una senal generada por el sensor como resultado de la deteccion, de tal manera que la linea de accion proporcione una fuerza constante y uniforme al mecanismo de salida de energfa.

Esto garantiza que el dispositivo mantenga una resistencia optima cuando esta en uso y tambien garantiza una entrada de fuerza o presion constante y uniforme al mecanismo de salida de energfa. Un sistema de este tipo puede proporcionar un ajuste dinamico de la resistencia mecanica de manera que, aunque se extraigan cantidades variables de energfa de las olas en diferentes momentos en el tiempo, haya una entrada de fuerza o presion uniforme al mecanismo de salida de energfa. Esto puede ser especialmente beneficioso si el mecanismo de salida de energfa comprende una bomba de fluido, como se describira con mas detalle a continuacion.

En una modificacion del conjunto de realizaciones expuestas directamente con anterioridad, en un sistema a modo de ejemplo, el sensor comprende un arbol unido de manera movil al primer ponton de tal manera que cuando el dispositivo se situa en una masa de agua, el eje alargado del arbol es sustancialmente perpendicular a la superficie del agua, y el sensor es libre de moverse a lo largo de su eje alargado en relacion con el primer ponton; en el que un primer extremo del arbol esta sumergido y un segundo eXtremo del arbol se situa por encima de la superficie del agua, estando el primer extremo unido a una placa, estando configurada la placa para experimentar fuerzas de arrastre en el agua de tal manera que el movimiento del primer ponton no se traduce en un movimiento correspondiente del sensor, provocando de este modo un movimiento del sensor en relacion con el primer ponton, y estando el segundo extremo asociado con un controlador, estando configurado el controlador para generar la senal para el actuador cuando el sensor se mueve en relacion con el primer ponton.

En una modificacion alternativa, el sensor esta configurado para detectar el grado de movimiento, velocidad y/o aceleracion del primer ponton en relacion con el segundo ponton, y comprende un codificador rotatorio situado en el punto de union entre el medio de union y el segundo ponton, o un transductor lineal situado en o adyacente al mecanismo de salida de energfa.

En un conjunto de realizaciones, el actuador comprende una valvula proporcional accionada por solenoide.

Aunque el mecanismo de salida de energfa puede tener la forma de un actuador hidraulico o un generador lineal electrico, como se ha mencionado anteriormente, tales dispositivos pueden no ser idoneamente adecuados para el entorno marino y, por lo tanto, puede ser preferible que el mecanismo de salida de energfa comprenda una bomba de fluido, preferentemente una bomba de agua de mar.

En un conjunto preferido de realizaciones, el mecanismo de salida de energfa comprende una bomba, comprendiendo dicha bomba:

una primera y una segunda entrada de fluido para interactuar con la masa de agua;

un par de valvulas de retencion de aspiracion, estando cada valvula de retencion de aspiracion situada dentro de una de las entradas de fluido, respectivamente, para permitir el flujo de fluido unidireccional a traves de cada una de dichas entradas de fluido;

una primera y una segunda salida de fluido en comunicacion de fluidos con un unico colector de salida de fluido comun;

un par de camaras de bomba de igual volumen situadas adyacentes entre si, estando cada camara en comunicacion de fluidos con una de las entradas de fluido y una de las salidas de fluido, y teniendo cada camara ademas una abertura dispuesta de tal manera que las dos aberturas estan alineadas;

un bloque de embolo situado parcialmente en ambas camaras de bomba, de tal manera que sobresale a traves de ambas aberturas lo suficiente para formar una junta estanca con las aberturas y que puede moverse entre ambas camaras de bomba;

en el que el movimiento en una direccion que aumenta la parte del bloque de embolo situada en una camara de bomba provoca una disminucion correspondiente en la parte del bloque de embolo situada en la otra camara de bomba;

y adaptada de tal manera que, cuando esta en uso, la bomba proporciona un unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido.

Se comprendera que en tales realizaciones se usa un bloque de embolo de doble efecto para bombear fluido tanto a traves de las entradas de fluido primera y segunda como de las salidas de fluido primera y segunda, durante las carreras de avance y de retroceso respectivas, de tal manera que la toma de fuerza se maximiza mientras se proporciona un unico flujo de salida unidireccional. El flujo de salida uniforme puede usarse para alimentar varios sistemas subsiguientes, algunos ejemplos de los cuales se describen a continuacion.

En un conjunto de realizaciones, la bomba comprende ademas un par de valvulas de retencion de suministro, cada una situada dentro de una de las salidas de fluido, respectivamente, para permitir un flujo de fluido unidireccional desde cada una de las camaras de bomba y a traves de cada una de las salidas de fluido hacia el colector de salida de fluido. Esto puede garantizar que no haya flujo de retorno en el sistema.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

En un conjunto de realizaciones adicional, la bomba comprende ademas un par de camaras de vacfo para contener un vacfo parcial, estando cada camara de vacfo en comunicacion de fluidos con una de las entradas de fluido, respectivamente, de tal manera que, cuando esta en uso, el movimiento del bloque de embolo en una primera direccion arrastra una primera columna de entrada de fluido a lo largo de la primera entrada de fluido, y un movimiento de retorno subsiguiente del bloque de embolo en la direccion opuesta arrastra una segunda columna de entrada de fluido a lo largo de la segunda entrada de fluido, y en el que la camara de vacfo en comunicacion de fluidos con la primera entrada de fluido evita que la primera columna de entrada de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la primera entrada de fluido cuando no esta siendo arrastrada por el bloque de embolo y en el que la camara de vacfo en comunicacion de fluidos con la segunda entrada de fluido evita que la segunda columna de entrada de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la segunda entrada de fluido cuando no esta siendo arrastrada por el bloque de embolo. Ventajosamente, el par de camaras de vacfo pueden sintonizarse de tal manera que las columnas de fluido en las entradas de fluido primera y segunda oscilen de manera sincronizada con las carreras del bloque de embolo, aumentando de este modo la eficiencia de la bomba.

En un conjunto adicional de realizaciones, la bomba comprende ademas un par de camaras de acumulador presurizadas, estando cada camara de acumulador en comunicacion de fluidos con una de las salidas de fluido, respectivamente, de tal manera que, cuando esta en uso, el movimiento del bloque de embolo en una primera direccion impulsa una primera columna de salida de fluido a lo largo de la primera salida de fluido y un movimiento de retorno subsiguiente del bloque de embolo en la direccion opuesta impulsa una segunda columna de salida de fluido a lo largo de la segunda salida de fluido, y en el que la camara de acumulador en comunicacion de fluidos con la primera salida de fluido evita que la primera columna de salida de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la primera salida de fluido cuando no esta siendo impulsada por el bloque de embolo y en el que la camara de acumulador en comunicacion de fluidos con la segunda salida de fluidos evita que la segunda columna de salida de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la segunda salida de fluido cuando no esta siendo impulsada por el bloque de embolo.

En un conjunto alternativo de realizaciones, la bomba comprende ademas una camara de acumulador presurizada en comunicacion de fluidos con ambas salidas de fluido primera y segunda, de tal manera que, cuando esta en uso, el movimiento del bloque de embolo en una primera direccion impulsa una primera columna de salida de fluido a lo largo de la primera salida de fluido, y un movimiento de retorno subsiguiente del bloque de embolo en la direccion opuesta impulsa una segunda columna de salida de fluido a lo largo de la segunda salida de fluido, y en el que la camara de acumulador en comunicacion de fluidos con las salidas de fluido primera y segunda evita que la primera columna de salida de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la primera salida de fluido cuando no esta siendo impulsada por el bloque de embolo y evita que la segunda columna de salida de fluido vuelva a retroceder en la direccion opuesta a lo largo de la segunda salida de fluido cuando no esta siendo impulsada por el bloque de embolo.

De acuerdo con cualquiera de los conjuntos de realizaciones expuestas directamente con anterioridad, se proporciona una salida de flujo suave como resultado de la(s) camara(s) de acumulador presurizada(s). El o cada acumulador de presion puede ser un acumulador de gas a agua, pero no esta limitado a tal diseno.

En un conjunto de realizaciones, el bloque de embolo se recubre con un recubrimiento de plasma. Dicho recubrimiento es ventajoso debido a que puede dar como resultado perdidas de friccion muy bajas debido al movimiento del bloque de embolo, asf como proporcionar resistencia a la corrosion y la erosion por los efectos del agua de mar como el fluido de la bomba. De este modo se mejora la eficiencia y la durabilidad de la bomba como sistema de toma de fuerza.

A continuacion se describiran algunos usos posibles para el flujo de salida de fluido de la bomba por medio de unas realizaciones a modo de ejemplo. Sin embargo, se apreciara que la bomba puede proporcionar un sistema de toma de fuerza adecuado para su uso con muchos conversores de energfa undimotriz diferentes.

En un conjunto de realizaciones, cuando el dispositivo esta en uso, el unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido se usa para accionar una rueda Pelton para generar electricidad. Al alimentar directamente una rueda Pelton con el flujo de salida de fluido puede lograrse una alta eficiencia para la conversion en energfa electrica.

En otro conjunto de realizaciones, cuando el dispositivo esta en uso, el unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido se usa para suministrar fluido a un deposito para su uso posterior en la generacion de electricidad hidroelectrica.

En un conjunto de realizaciones, cuando el dispositivo esta en uso, el unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido se usa en un sistema de osmosis inversa para la desalinizacion de agua.

Una bomba de agua de mar como se ha descrito directamente con anterioridad puede proporcionar varias ventajas con respecto a un sistema de toma de fuerza hidraulico, por ejemplo, debido a que puede ser mas robusta y estar mejor disenada para un entorno marino. Al usar agua de mar como el fluido de bomba, pueden eliminarse los

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

riesgos medioambientales asociados con la fuga de fluido hidraulico.

Una bomba de este tipo puede considerarse novedosa e innovadora por derecho propio y, por lo tanto, cuando se ve desde otro aspecto, la invencion comprende una bomba adecuada para bombear agua de mar en bruto, que comprende:

una primera y una segunda entrada de fluido para interactuar con la masa de agua;

un par de valvulas de retencion de aspiracion, estando cada valvula de retencion de aspiracion situada dentro de una de las entradas de fluido, respectivamente, para permitir un flujo de fluido unidireccional a traves de cada una de dichas entradas de fluido;

una primera y una segunda salida de fluido en comunicacion de fluidos con un unico colector de salida de fluido comun;

un par de camaras de bomba de igual volumen situadas adyacentes entre si, estando cada camara en comunicacion de fluidos con una de las entradas de fluido y una de las salidas de fluido, y teniendo cada camara ademas una abertura dispuesta de tal manera que las dos aberturas estan alineadas;

un bloque de embolo situado parcialmente en ambas camaras de bomba, de tal manera que sobresale a traves de ambas aberturas lo suficiente para formar una junta estanca con las aberturas y que puede moverse entre ambas camaras de bomba;

en el que el movimiento en una direccion que aumenta la parte del bloque de embolo situada en una camara de bomba provoca una disminucion correspondiente en la parte del bloque de embolo situada en la otra camara de bomba;

y adaptada de tal manera que, cuando esta en uso, la bomba proporciona un unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido.

Las ventajas de una bomba de este tipo ya se han comentado anteriormente en el presente documento.

En un conjunto de realizaciones, se prefiere que, cuando la bomba esta en uso, el unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido se use en la perforacion por inyeccion en pozos profundos.

A continuacion se describiran algunas realizaciones de la invencion, solo a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un conversor de energfa undimotriz de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion;

las figuras 2a-b son vistas laterales en seccion transversal del conversor de energfa undimotriz de la figura 1, que muestran los movimientos antagonicos de oscilacion vertical del ponton delantero y de cabeceo del ponton trasero a medida que el dispositivo enfrenta picos y valles de ola;

la figura 3 es un diagrama esquematico que ilustra el movimiento de partfculas orbital en olas que se propagan desde un mar en calma;

las figuras 4a-d son vistas laterales en seccion transversal de una segunda realizacion de un conversor de energfa undimotriz, que muestra los pontones delantero y trasero configurados para responder a fuerzas lineales en direccion proa-popa, asf como de cabeceo y de oscilacion vertical;

la figura 5 es una vista lateral en seccion transversal del conversor de energfa undimotriz de las figuras 1 y 2, que ilustra el tanque de control de movimiento;

las figuras 6a-c son vistas laterales en seccion transversal de un sistema de toma de fuerza dinamicamente ajustable de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 7 es una vista en perspectiva de un conversor de energfa undimotriz de acuerdo con una realizacion adicional de la presente invencion;

la figura 8 muestra las curvas de potencia de olaje irregular para un conversor de energfa undimotriz de tipo “cabeza de martillo” de acuerdo con realizaciones de la invencion en comparacion con un dispositivo Pelamis; la figura 9 es una vista lateral en seccion transversal de una bomba de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

las figuras 10a y 10b son una serie de vistas laterales en seccion transversal de la bomba de la figura 9 que representan la trayectoria de flujo de lfquido cuando la bomba esta en uso;

las figuras 11a y 11b son vistas laterales en seccion transversal de la camara de vacfo y una pata de aspiracion de la bomba, que representan la trayectoria de flujo del fluido hacia y desde la camara de vacfo cuando se esta usando la bomba; y

las figuras 12a y 12b son vistas laterales en seccion transversal del acumulador hidraulico y una pata de aspiracion de la bomba, que representan la trayectoria de flujo del fluido hacia y desde el acumulador cuando se esta usando la bomba.

La figura 1 ilustra una realizacion preferida del conversor de energfa undimotriz de la presente invencion adecuado para su utilizacion en alta mar. El conversor de energfa undimotriz 101 (en lo sucesivo en el presente documento denominado WEC) esta compuesto por al menos un ponton delantero 102 y un ponton trasero 103. En algunas realizaciones, el ponton trasero 103 puede comprender un ponton central 104 fijado de forma inamovible a al menos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

un ponton estabilizador 106. El ponton delantero 102 esta unido de manera pivotante al ponton trasero 103 por medio de un brazo motriz 105. El brazo motriz 105 esta unido al ponton trasero en los puntos 111 y al ponton delantero en el punto 112. El brazo motriz 105 forma parte de un sistema de toma de fuerza (PTO), como se describira en mas detalle a continuacion.

El ponton delantero 102 es, preferentemente, largo y delgado en dimensiones, de tal manera que su eje alargado puede alinearse, cuando esta en uso, en paralelo a la cresta de las olas que se aproximan (cuya orientacion coincide con el eje X de la figura 1), y en perpendicular a la direccion de las olas de propagacion (cuya direccion coincide con el eje Y de la figura 1). Tal alineacion maximiza el grado en que el ponton delantero 102 se acopla con las olas. Se apreciara que pueden usarse pontones delanteros de dimensiones variables en funcion de las caracterfsticas predominantes de las olas en un sitio dado. En particular, la anchura 109 del ponton delantero a lo largo de su eje alargado puede variarse con el fin de proporcionar la anchura integral optima correspondiente a la longitud de cresta de ola predominante en un entorno dado. Se apreciara que para los sitios donde las condiciones predominantes se caracterizan por olas de cresta corta, la anchura 109 del ponton delantero puede estrecharse de manera correspondiente, mientras que para los sitios donde las condiciones predominantes se caracterizan por olas de cresta mas larga, la anchura 109 del ponton delantero puede ensancharse adecuadamente. Ademas, se entendera que para los sitios donde la longitud de cresta de ola predominante es especialmente larga, las limitaciones de ingenierfa y economicas pueden impedir la implementacion de un unico dispositivo de tamano correspondiente y, en su lugar, pueden utilizarse multiples dispositivos de menor tamano uno al lado de otro.

El ponton delantero 102, y la conexion del brazo motriz 105, se disenan de manera que, cuando esta en uso, la posicion absoluta del ponton delantero 102 puede cambiar principalmente a lo largo de su eje Z a medida que responde a las olas que se aproximan, subiendo y bajando sobre las crestas y los valles de las olas, respectivamente. Se trata de un modo de movimiento conocido habitualmente como oscilacion vertical. Puede verse que el brazo motriz 105 es fijo con respecto al ponton delantero 102 pero esta conectado de manera pivotante al ponton trasero 103, de manera que a medida que el ponton delantero 102 oscila verticalmente hacia arriba y hacia abajo, el ponton trasero 103 tiene la libertad de moverse con un modo diferente de movimiento, en concreto cabeceo.

El ponton trasero 103 puede comprender un unico ponton solido, o un ponton central 104 con uno o mas pontones estabilizadores fijos 106. El ponton trasero 103 tambien puede comprender un tanque hueco, como se describe a continuacion. Preferentemente, las dimensiones del ponton trasero 103 son tales que, cuando esta en uso, se mantiene en un punto relativamente estatico sobre sus ejes, con picos y valles de olas haciendo que el ponton trasero 103 rote principalmente alrededor de su eje X, como se ilustra mediante las flechas 107. Este movimiento se conoce como cabeceo. Para permitir esto, la longitud del ponton trasero 103 (la dimension del ponton que es perpendicular a la cresta de ola cuando esta en uso) puede ser sustancialmente mayor que la longitud correspondiente del ponton delantero 102.

Mediante el ajuste de las dimensiones y las caracterfsticas ffsicas de los componentes del WEC y sus posiciones unos con respecto a otros, la respuesta global del WEC a las olas, cuando esta en uso, puede ser tal que se aproxime a la frecuencia de pico del regimen de ola incidente en ese sitio, provocando de este modo una respuesta resonante que es el estado mas deseable para capturar la energfa de las olas. Por lo tanto, el WEC puede “sintonizarse” con la frecuencia predominante del movimiento de las olas al que se somete durante el uso. En consecuencia, las dimensiones preferidas del WEC pueden considerarse como especfficas del sitio. Ademas de la variacion en la anchura del ponton delantero que se ha descrito anteriormente, la longitud total 108 del WEC (la dimension total del dispositivo en la direccion perpendicular a la cresta de ola cuando esta en uso) tambien puede venir dictada por las caracterfsticas de oleaje predominantes de un sitio especffico. La longitud de ola predominante (A) en un sitio dado es un factor determinante especialmente significativo en este sentido. La longitud total del WEC sera, preferentemente, de entre 0,5 A y A, o entre 0,6 A y 1,1 A. El impacto de esto es que cuando los regfmenes de oleaje son de menor densidad de energfa, el coste de capital del dispositivo se reduce automaticamente y, por lo tanto, todavfa puede ser capaz de extraer la energfa de manera rentable. Al seleccionar la longitud total del dispositivo, tal como la posicion del primer ponton y/o el ponton de popa, la respuesta general del WEC a la frecuencia (o perfodo) de ola incidente puede mejorarse en gran medida, lo que da como resultado una mejor captura de energfa.

Debido a que el ponton delantero 102 responde a las olas principalmente por oscilacion vertical, mientras que el ponton trasero 103 puede responder principalmente por cabeceo, la extraccion de energfa undimotriz por el wEc se realiza por medio de los movimientos de oscilacion vertical y de cabeceo combinados de los pontones, es decir, dos modos diferentes de movimiento. Cuando las dimensiones del WEC estan configuradas apropiadamente para las caracterfsticas de oleaje predominantes en un sitio, estos dos movimientos trabajaran antagonicamente, aprovechando mas energfa y dando lugar a una maquina de energfa undimotriz eficiente. Esta eficiencia puede aumentarse complementando esta disposicion con un sistema de toma de fuerza (PTO) conectado al brazo motriz 105 que comprenda los componentes adecuados para su uso en este contexto, tal como la bomba de agua de mar en bruto de una sola etapa, de movimiento alternativo y de alta presion, que se describe a continuacion.

A continuacion se describira una primera realizacion del WEC y un PTO complementario cuando estan en uso. La

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

figura 2a ilustra la primera etapa de este proceso, en la que una ola de longitud de ola 201 apropiada interactua con el dispositivo 200. Una cresta de ola 209 en el ponton delantero 202 y otra cresta de ola 211 en la parte estabilizadora trasera 206 del ponton trasero 203 hacen que estas dos partes se eleven en relacion con la parte central del ponton trasero 204, que se encuentra sobre un valle de ola 212 entre las crestas 209, 211. Esto conduce a una carrera de popa 213 de la bomba 207 a traves de la biela 208. La elevacion del ponton delantero 202 puede verse principalmente como un movimiento de oscilacion vertical como se ilustra mediante la flecha 214. La inclinacion del ponton trasero 203 puede considerarse principalmente como un movimiento de cabeceo como se ilustra mediante la flecha 215.

La figura 2b ilustra lo que sucede a medida que la cresta de ola 209 sigue propagandose. La parte central 204 del ponton trasero 203 se eleva mientras que el ponton delantero 202 y la parte estabilizadora trasera 206 del ponton trasero 203 caen hacia los valles de ola 212, 217, respectivamente. Esto conduce a una carrera de avance 216 de la bomba 207 a traves de la biela 208. La parte estabilizadora 206 actua como una palanca para aumentar el movimiento de la parte central 204 del ponton trasero 203. Se cree que el ponton delantero 202 ayuda a estabilizar el ponton trasero 203 de manera que este ultimo se bloquea en un modo de movimiento de cabeceo y es capaz de lograr mejor una frecuencia resonante.

Como puede verse en las figuras 2a y 2b, el movimiento de los dos pontones 202, 203 uno con respecto a otro en los dos modos diferentes de movimiento se convierte, preferentemente, en un momento de giro, que puede usarse para accionar un sistema de toma de fuerza 207, situado preferentemente en el ponton trasero 203, cuyo funcionamiento se comentara a continuacion. Al tener dos cuerpos conectados disenados para funcionar en diferentes modos de movimiento y en diferentes fases, por ejemplo, uno principalmente en un modo de oscilacion vertical y el otro principalmente en un modo de cabeceo, es posible una captura de energfa undimotriz mas eficiente. Como se ha expuesto anteriormente, se ha demostrado que no es posible capturar mas de un 50 % de la energfa undimotriz si se usa un unico modo de movimiento. El presente dispositivo aprovecha mas de un modo de movimiento y asf es teoricamente posible hasta un 100 % de captura. Esto se debe a que ambos cuerpos capturan energfa de las olas y pueden disenarse de tal manera que los movimientos esten fuera de fase y sean de modos diferentes.

Debido a la naturaleza orbital del movimiento de las partfculas de agua en oleajes oceanicos de aguas profundas, sinusoidales, hay una componente horizontal (o “lineal en direccion proa-popa”) de potencia, equivalente en magnitud a la componente vertical ya comentada. La figura 3 ilustra la direccion del movimiento de partfculas a traves de las diversas etapas del ciclo de ola, cuando las olas comienzan a propagarse. Cualquier cuerpo flotante con suficiente area no fuselada para interactuar con esta componente lineal en direccion proa-popa se trasladara con respecto a una referencia fija. Por lo tanto, se apreciara que tambien podrfan aprovecharse otros movimientos por el dispositivo con el fin de proporcionar un sistema de conversion de energfa undimotriz eficiente. Aunque la realizacion de la invencion tal como se describe en la figura 2 aprovecha indirectamente el modo de movimiento lineal en direccion proa-popa ademas de depender de los movimientos de cabeceo y de oscilacion vertical, otras realizaciones de la invencion pueden utilizar mas directamente este movimiento. Por ejemplo, el ponton trasero puede configurarse para responder principalmente mediante el movimiento lineal en direccion proa-popa, o mediante una combinacion de cabeceo y movimiento lineal en direccion proa-popa, y el ponton delantero podrfa disenarse igualmente para ser sensible a los movimientos lineales en direccion proa-popa. Ademas, el ponton trasero 203 visto en la figura 2 puede responder mediante oscilacion vertical ademas de o en lugar de los modos de movimiento de cabeceo y/o lineal en direccion proa-popa.

A continuacion, en relacion con las figuras 4a-d, se comentara una realizacion alternativa de la invencion, que se dirige mas directamente al modo de movimiento lineal en direccion proa-popa, ademas del cabeceo y la oscilacion vertical. Como en el caso de la realizacion expuesta con referencia a la figura 2, la configuracion de esta realizacion se basara en regfmenes de batimetrfa y oleaje locales. Ademas, sera mas eficaz en regfmenes de oleaje oceanico profundo sinusoidal, donde la forma orbital es verdaderamente circular. Para facilitar la referencia, los sistemas de toma de fuerza utilizados en este contexto se han omitido del diagrama.

Para dirigirse directamente al modo lineal en direccion proa-popa, debe tenerse en cuenta un segundo grado de libertad en la articulacion entre el ponton delantero 402 y el ponton trasero 403. Especfficamente, se requiere una traslacion horizontal para permitir que el ponton delantero 402 y el ponton trasero 403 se acerquen y se alejen uno de otro. Esta articulacion puede adoptar la forma de articulaciones paralelas 420 o, como alternativa, un carro de rodadura (no mostrado). En caso de que se proporcionen articulaciones paralelas, puede contarse con dos sistemas de toma de fuerza separados, uno para cada uno de los dos componentes de articulacion. Puesto que no hay un resorte natural en el modo lineal en direccion proa-popa, tal como el proporcionado a traves de la fuerza de flotacion en la oscilacion vertical, debe proporcionarse una fuerza de restablecimiento mecanica. Este mecanismo de resorte puede adoptar la forma de un resorte mecanico, acumuladores hidrostaticos o una masa inercial pendular.

La figura 4a representa esta realizacion del dispositivo WEC cuando el ponton delantero 402 cae hacia un valle de ola 430 y esta funcionando principalmente, por lo tanto, en el modo de oscilacion vertical, como se ilustra mediante la flecha 421. Al mismo tiempo, la parte central 404 del ponton trasero 403 se encuentra sobre una cresta de ola 431, mientras que la parte estabilizadora 406 tambien esta en un valle de ola 432. Esto hace que el ponton trasero

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

403 cabecee, y el cabeceo y la oscilacion vertical relativos se convierten en una fuerza 440 en el primer PTO conectado a la primera parte de articulacion 441.

La figura 4b representa la etapa siguiente en el ciclo donde las fuerzas lineales en direccion proa-popa horizontales del movimiento orbital ejercido sobre el ponton delantero 402 y la parte central 404 del ponton trasero se oponen directamente. Esto se produce cuando el ponton delantero ha pasado por el valle de ola 430, y cuando la parte central 404 del ponton trasero 403 ha pasado por la cresta de ola 431. En este punto, las fuerzas lineales en direccion proa-popa 451 que actuan sobre el ponton delantero 402 lo conducen en la direccion opuesta a las fuerzas lineales en direccion proa-popa 452 que actuan sobre la parte central 404 del ponton trasero, y este movimiento se convierte en una fuerza 443 en el segundo PTO conectado a la segunda parte de articulacion 442.

La figura 4c ilustra la etapa de movimiento orbital opuesto al ilustrado en la figura 4a, por lo que los componentes del WEC estan en la posicion opuesta a su posicion en la figura 4a. El ponton delantero experimenta principalmente, una vez mas, una oscilacion vertical a medida que se eleva sobre la cresta de ola 433, mientras que el ponton trasero 403 cabecea en la direccion opuesta a la establecida en la figura 4a, debido al hecho de que es ahora la parte central 404 del ponton trasero la que esta en el valle de ola 430, mientras que la parte estabilizadora 431 esta en la cresta de ola 431. Esta accion se convierte en fuerza 444 en el primer PTO conectado a la primera parte de articulacion 441. Esta fuerza se produce en la direccion opuesta a la fuerza 440 representada en la figura 4a.

La figura 4d ilustra la etapa final en una unica iteracion del ciclo de movimiento orbital. En la figura 4d, las fuerzas lineales en direccion proa-popa son una vez mas la fuerza primaria que se aprovecha por el dispositivo. Los movimientos de los pontones delantero y trasero en este punto son los opuestos a los establecidos en la figura 4b, y dan como resultado una fuerza 445 que se ejerce sobre el segundo PTO conectado a la segunda parte de articulacion 442. La fuerza 445 se produce en la direccion opuesta a la fuerza 442 representada en la figura 4b.

Como es evidente a partir de las figuras 4a-d, la traslacion horizontal relativa optima se produce a medida que el ponton delantero 402 se eleva sobre la cresta de una ola y la parte central 404 del ponton trasero 403 esta en un valle (y viceversa). Las componentes horizontales del movimiento orbital en este punto del ciclo de ola se oponen directamente. La forma de la parte estabilizadora 406 del ponton trasero 403 debe optimizarse en esta configuracion con el fin de no afectar a la tendencia del ponton trasero de oponerse al ponton delantero. Por lo tanto, la parte estabilizadora 406 mantiene su funcion como palanca en la oscilacion vertical, pero juega un papel menos significativo en el movimiento lineal en direccion proa-popa. En tales realizaciones, la energfa puede extraerse del modo de movimiento lineal en direccion proa-popa, asf como de la oscilacion vertical y el cabeceo relativos, aumentando de este modo el numero de contribuciones a la respuesta de potencia del dispositivo.

Con el fin de garantizar que un dispositivo WEC absorba la maxima cantidad de energfa undimotriz, el sistema debe tener una impedancia mecanica tal que muestre una respuesta resonante o casi resonante a las olas que se aproximan. Esta impedancia mecanica esta compuesta por dos componentes, la reactancia y la resistencia. Al minimizar la componente de reactancia, puede optimizarse la componente de resistencia de la impedancia mecanica del sistema. Ademas, la resistencia mecanica del sistema tambien puede optimizarse de manera independiente. Esto es deseable debido a que es de la componente de resistencia de la que puede extraerse la energfa undimotriz.

La componente de reactancia de la impedancia mecanica del WEC puede minimizarse de dos maneras. En primer lugar, como se ha descrito anteriormente, las dimensiones del WEC pueden ajustarse de tal manera que, cuando esta en uso, su respuesta a las olas incidentes se aproxime a la frecuencia pico del regimen de oleaje incidente en ese sitio.

En segundo lugar, y como se muestra en la figura 5, el ponton trasero 503 puede comprender, preferentemente, un tanque de control de movimiento 501. Este tanque esta compuesto por una cavidad estanca dentro del ponton trasero 503. Cuando el WEC esta en uso, el tanque, que puede alojar volumenes variables de lfquido 502, puede permitir una respuesta de sintonfa mas rapida al regimen de oleaje incidente. Las dimensiones del tanque y el nivel de agua optimo en el tanque son crfticos para la respuesta del sistema. Se apreciara que la parte estabilizadora 506 del ponton trasero 503 puede separarse de la parte central 504 y una o ambas de las partes central y estabilizadora 504, 506 pueden comprender un tanque de lfquido para proporcionar control de movimiento.

El tanque de control de movimiento permite la transferencia controlada del lfquido 502 a lo largo de la longitud del ponton trasero 503 y permite un control variable en el tiempo de las caracterfsticas de cabeceo del ponton trasero en su conjunto. Al sintonizar el movimiento del lfquido 502 en el tanque 501, parte del movimiento de cabeceo y/o lineal en direccion proa-popa del ponton trasero puede convertirse en una entrada resistiva inercial al movimiento de oscilacion vertical del ponton delantero. El tanque de control de movimiento tambien puede usarse para ampliar el ancho de banda de la respuesta de absorcion de potencia del dispositivo, minimizando de este modo la reactancia en una gama mas amplia de estados de la mar.

El tanque de control de movimiento debe optimizarse en cuanto a tamano y posicion cuando se usa la configuracion de modo lineal en direccion proa-popa de las figuras 4a-d con el fin de sincronizar la entrada inercial de la ola estacionaria para que coincida con la posicion de modo de oscilacion vertical correcta, pero sin perjudicar al modo

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

lineal en direccion proa-popa.

La resistencia mecanica del sistema puede optimizarse de manera independiente mediante la utilizacion de un sistema PTO adecuado para tal contexto. Se optimiza continuamente la resistencia mecanica del WEC por medio de un componente de optimizacion de resistencia mecanico denominado en lo sucesivo en el presente documento sistema de momento variable de presion constante, o CPVM. El PTO que se describe en el presente documento tambien realiza otra funcion distinta pero complementaria. Transmite eficazmente la energfa convertida en una forma utilizable por medio de una bomba hidraulica de movimiento alternativo de una sola etapa y de alta presion.

Cuando el WEC esta en uso, el CPVM monitoriza constantemente el regimen de oleaje existente y ajusta la respuesta del dispositivo a ese regimen de oleaje. Esto garantiza la optimizacion dinamica de la resistencia mecanica en el WEC y tambien garantiza que aunque se extraigan cantidades variables de energfa de una ola en diferentes puntos a lo largo de su perfodo, se suministra a la bomba una fuerza de entrada constante y uniforme, lo que da como resultado una presion constante y uniforme en la salida de bomba.

Las figuras 6a-c representan una realizacion del CPVM en uso. Este sistema CPVM mecanico 601 comprende una placa de arrastre 612 fijada en un extremo de un arbol de levas CPVM 613. Como puede observarse, el arbol de levas 613 esta unido de manera movil al ponton delantero 602, de tal manera que, cuando el WEC esta en uso, el eje alargado del arbol de levas es sustancialmente perpendicular a la superficie del mar, moviendose el arbol de levas libremente con respecto al ponton delantero 602 a lo largo de su eje alargado. Una placa de levas 614 esta unida al arbol de levas 613 en el extremo opuesto a la placa de arrastre 612. La placa de levas 614 cuenta con una superficie de control irregular que esta configurada para interactuar con una valvula de control 615, de tal manera que el movimiento del arbol de levas 613 en relacion con la posicion del ponton delantero 602 tambien mueve la placa de levas 614 en relacion con la valvula de control 615. Esto da como resultado que la superficie de control irregular de la placa de levas 614 ejerza un grado variable de influencia sobre la valvula de control 615. El grado variable de influencia sobre la valvula de control 615 activa un correspondiente grado variable de movimiento en un dispositivo deslizante de palanca 616. Esta activacion puede efectuarse de una serie de maneras, tal como por medio de un actuador lineal hidraulico de efecto unico (no mostrado) conectado tanto a la valvula de control 615 como al dispositivo deslizante de palanca 616. El dispositivo deslizante de palanca 616 esta unido al brazo motriz 605 cerca de o en su punto de pivote con el ponton trasero 603. Esta dispuesto en perpendicular, o sustancialmente en perpendicular, al brazo motriz 605, y tambien esta unido de manera rotatoria a la biela 618 en un punto 619 que puede variarse a lo largo de su longitud. La biela 618 acciona a su vez la bomba 609. Debido a que el punto de union entre el dispositivo deslizante de palanca 616 y la biela 618 es variable, esto a su vez significa que el momento de giro generado por el movimiento del ponton delantero 602 con respecto al ponton trasero 603 puede traducirse en una carrera de bomba que tambien es de longitud variable.

La figura 6a ilustra el WEC en reposo. La placa de arrastre 612 esta en reposo y, por lo tanto, tambien lo esta la placa de levas 614 y la valvula de control 615. El dispositivo deslizante de palanca 616 esta en la posicion de palanca cero, por lo que la biela 618 no esta actuando sobre la bomba 609.

La figura 6b ilustra la oscilacion vertical del ponton delantero sobre una cresta de una ola. La cresta de ola 620 ejerce una fuerza de flotacion 621 sobre el ponton delantero 602. Puesto que la placa de arrastre 612 esta situada por debajo de la influencia de la ola, se ejerce una fuerza de arrastre 622 sobre la placa de arrastre 612. Esto lleva el arbol de levas 613 y, en consecuencia, la placa de levas 614 hacia abajo con respecto al ponton delantero 602 y la valvula de control 615. El resultado del movimiento de la superficie de control irregular de la placa de levas 614 en relacion con la valvula de control es que la placa de levas 614 ejerce un empuje lineal sobre la valvula de control 615. Esta serial mecanica se transfiere a traves de la valvula de control (tal como por medio de un actuador de efecto unico hidraulico) en una fuerza de traslacion suministrada al dispositivo deslizante de palanca 616. El grado de traslacion es proporcional a la traslacion de la valvula de control 615 y, por lo tanto, proporcional a la potencia disponible en ese punto preciso en la ola incidente.

En la figura 6c, el valle de ola 623 permite que una atraccion gravitatoria 624 actue sobre el ponton delantero 602. La placa de arrastre 612 experimenta una resistencia 625 al movimiento en una direccion similar, con el efecto neto de que el arbol de levas 613 se mueve en relacion con el ponton delantero 602 en la direccion opuesta a su direccion de movimiento como se muestra en la figura 6b. En consecuencia, la placa de levas 614 tambien se mueve en relacion con la valvula de control 615 en una direccion opuesta a la que se muestra en la figura 6b. Debido a la forma irregular de la superficie de control de la placa de levas 614 (que en una realizacion es una forma mellada), esto tambien conduce a un empuje mecanico sobre la valvula de control 615 ya una fuerza de traslacion correspondiente que se suministra al dispositivo deslizante de palanca 616.

Cuando las condiciones lo permiten y cuando la alimentacion electrica es la salida WEC objetivo, puede usarse una version electronica del CPVM. Se apreciara que esto puede lograrse de una serie de maneras diferentes. Por ejemplo, puede utilizarse un codificador optico en el punto de pivote entre el brazo motriz 605 y el ponton trasero 603, y usarse para generar la serial de traslacion requerida. Como alternativa, puede utilizarse una galga extensiometrica en la articulacion de brazo. A continuacion, una valvula proporcional accionada por solenoide puede controlar el actuador lineal que suministra la fuerza de traslacion al dispositivo deslizante de palanca 616.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Por lo tanto, a partir de las figuras 6a-c puede observarse que la posicion del ponton delantero 602 en los puntos de cambio a lo largo del periodo de ola a medida que se propaga la ola generara senales de una magnitud variable. Estas senales, a su vez, se convierten en fuerzas de traslacion, de tal manera que cuanto mayor sea la senal mas se movera el punto de conexion 619 entre la biela 618 y el dispositivo deslizante de palanca 616 en relacion con el punto de conexion 617 entre el brazo motriz 605 y el dispositivo deslizante de palanca 616. A medida que esta longitud entre puntos en el dispositivo deslizante (indicada como L2 en las figuras 6b y 6c) varfa, tambien lo hace la relacion de L1:L2 (siendo L1 la longitud del brazo motriz 605). En caso de que el ponton delantero se mueva sobre una cresta o hacia un valle a una velocidad relativamente sustancial, se generara una senal relativamente fuerte a medida que lo hace, provocando un aumento relativamente sustancial en la longitud entre puntos del dispositivo deslizante de palanca (L2). La consiguiente disminucion en la relacion de L1:L2 da como resultado un aumento de la longitud de carrera de la bomba. Como tal, el sistema CPVM puede detectar variaciones en la velocidad angular de la rotacion del brazo motriz 605 alrededor del ponton trasero 603, y puede ajustar dinamicamente la lfnea de accion de la articulacion brazo motriz 605-dispositivo deslizante de palanca 616-biela 618 de tal manera que se mantenga una resistencia de amortiguacion optima. Tambien significa que se mantiene una fuerza de entrada constante en la bomba 609, lo da como resultado una presion de salida de bomba constante. La presion de salida de bomba constante es una caracterfstica muy deseable para un uso eficiente de la energfa capturada, ya sea como alimentacion para una planta de osmosis inversa (con fines de desalinizacion), como alimentacion para una turbina de agua (tal como una rueda Pelton) para la generacion de electricidad, o para el almacenamiento hidroelectrico bombeado.

En las realizaciones anteriores descritas con respecto a las figuras 1 a 6, se ha mostrado una direccion de propagacion de ola que va a incidir sobre el ponton “delantero” 102, 202, 402, 502, 602, mas pequeno, antes de que las olas alcancen el ponton “trasero” 103, 203, 403, 503, 603, mas grande. Sin embargo, en otras realizaciones se preve que el ponton “delantero” descrito anteriormente, en relacion con la direccion de la ola incidente, pueda ser de hecho el ponton de popa en una configuracion inversa del WEC. Se ha descubierto que en una configuracion como esta, el ponton delantero 103, 203, 403, 503, 603, mas grande, puede sintonizarse de tal manera que su modo de movimiento este en fase con las olas que se aproximan y que tenga una frecuencia que coincida con la de las olas con el fin de lograr una excitacion resonante, actuando el ponton de popa 102, 202, 402, 502, 602, mas pequeno, como un estabilizador para este movimiento. La orientacion del WEC en relacion con la direccion predominante de propagacion de las olas puede ajustarse usando un sistema de amarre adecuado.

El conversor de energfa undimotriz visto en la figura 7 tiene la misma configuracion basica que los dispositivos mostrados en las figuras 1-2 y 4-5 y, por lo tanto, no se describira en gran detalle. Sin embargo puede observarse que en este dispositivo los pontones tienen una forma cilfndrica en lugar de una forma similar a una balsa con una seccion transversal rectangular. Como resultado de la seccion transversal circular, pueden minimizarse las perdidas por arrastre de los pontones mientras estan en movimiento. Ademas, las secciones cilfndricas permiten relaciones optimas entre la masa corporal y la rigidez de flotabilidad. En esta realizacion, el conversor de energfa undimotriz 801 tambien esta compuesto por un ponton de tipo “cabeza de martillo” 802 periferico y un ponton principal 803 que comprende una parte central 804 y un ponton estabilizador 806. El ponton de tipo cabeza de martillo 802 esta unido de manera pivotante al ponton principal 803 por medio de un brazo motriz 805. El brazo motriz 805 esta unido al ponton principal 803 en los puntos de bisagra 811. Puede observarse que un sistema de toma de fuerza en forma de una bomba 807 esta montado en la parte superior del ponton principal 803.

El rendimiento de un WEC de tipo “cabeza de martillo” del tipo visto en la figura 7 se muestra en la figura 8 en comparacion con la respuesta de potencia de un dispositivo Pelamis. Puede observarse que el dispositivo de tipo cabeza de martillo proporciona una salida de potencia aumentada en un amplio intervalo de periodos de ola (frecuencias). La salida de potencia mejorada puede atribuirse a la capacidad del dispositivo de tipo cabeza de martillo para extraer energfa de al menos dos modos diferentes de movimiento en lugar de basarse en un solo modo de movimiento.

La figura 9 representa una bomba de fluido de una sola etapa, de movimiento alternativo y de alta presion, adecuada para el bombeo de agua de mar en bruto que puede usarse en la realizacion mencionada del PTO de la invencion. La bomba 701 comprende un par de patas de aspiracion de fluido 702, 703, un embolo de doble efecto 704 y un colector de salida de fluido 705. Cada pata de aspiracion comprende una entrada de fluido 706, 707, una camara de bomba 708, 709, un conducto de salida 722, 723, una valvula de retencion de aspiracion 710, 711, una valvula de retencion de suministro 712, 713, una camara de vacfo 714, 715 y una camara de acumulador 716, 717. Se entendera que la capacidad volumetrica de las dos patas puede ser identica, como pueden serlo los componentes correspondientes en cada pata.

A continuacion, se describira la configuracion de las partes de ambas patas de aspiracion 702, 703 con respecto a la pata de aspiracion 702. Con respecto a la pata de aspiracion 702, la entrada 706 esta en comunicacion de fluidos con la camara de vacfo 714. La entrada 706 tambien se comunica con la camara de bomba 708 a traves de la valvula de retencion de aspiracion 710, de tal manera que la entrada 706 y la camara de bomba 708 pueden estar en comunicacion de fluidos cuando la valvula de retencion de aspiracion 710 esta abierta, pero no cuando esta cerrada. Cuando la bomba esta activa, la entrada 706 y la camara de bomba 708 pueden estar en comunicacion de fluidos entre sf a intervalos regulares. La camara de bomba 708 tambien esta en comunicacion con el conducto de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

salida 722 a traves de la valvula de retencion de suministro 712, de tal manera que la camara de bomba 708 y el conducto de salida 722 pueden estar en comunicacion de fluidos cuando la valvula de retencion de suministro 712 esta abierta, pero no cuando esta cerrada. Cuando la bomba esta activa, la camara de bomba 708 y el conducto de salida 722 pueden estar en comunicacion de fluidos entre si a intervalos regulares. El conducto de salida 722 tambien esta en comunicacion de fluidos con la camara de acumulador 716 y con el colector de salida de fluido 705. Debe quedar claro que la configuracion de las piezas para la pata de aspiracion 703 es de forma analoga.

La figura 9 representa como el embolo movil de doble efecto tiene un primer extremo 718, que se introduce en la primera camara de bomba 708 a traves de una abertura en la pared de camara 720, y un segundo extremo 719, que se introduce en la segunda camara de bomba 709 a traves de una abertura en la pared de camara 721. El embolo 704 y las camaras 708, 709 estan configurados para garantizar que exista una junta hermetica en todo momento entre el cuerpo de embolo y las bocas de las aberturas en las paredes 720, 721 durante el movimiento del embolo 704.

Las camaras de bomba primera y segunda 708, 709 pueden estar situadas en alojamientos separados, y pueden estar soportadas por un bastidor fabricado de un material adecuadamente robusto, tal como el acero. En una realizacion preferida, el embolo 704 puede estar recubierto por plasma usando un material de carburo de tungsteno. El recubrimiento puede aplicarse por medio de un proceso de recubrimiento por pulverizacion ampliamente establecido. Tal recubrimiento es ventajoso porque da como resultado perdidas por friccion muy bajas en las juntas. Ademas, proporciona resistencia a la corrosion y la erosion por los efectos del agua salada y los desechos del agua, y es capaz de resistir impactos localizados. Preferentemente, el embolo tambien se mecaniza con una alta tolerancia dimensional y un acabado superficial y puede fabricarse de un material adecuado tal como acero inoxidable de alta calidad.

Durante el uso, las entradas 706 y 707 de las patas de aspiracion 702 y 703 de la bomba 701 estan en comunicacion de fluidos con una masa de fluido 725, como se muestra en las figuras 9, 10a y 10b. La figura 10a representa la configuracion de la bomba 701 al comienzo de una primera carrera, adentrandose el embolo 704 mas en la camara de bomba 708 que en la camara de bomba 709. A medida que se aplica fuerza sobre el embolo 704 de manera que se mueva en la direccion que se indica mediante la flecha 730, aumenta la capacidad de la camara de bomba 708. Esto crea un efecto de aspiracion que hace que se abra la valvula de retencion de aspiracion 710 y se arrastre el fluido hasta la entrada 706 en la direccion que se indica mediante la flecha 731. Este efecto de aspiracion tambien puede contribuir a garantizar que la valvula de retencion de suministro 712 se cierre durante este tiempo, garantizando de este modo que el efecto de aspiracion no arrastre tambien fluido desde el conducto de salida 722. Al final de la primera carrera, el embolo 704 se adentra mas en la camara de bomba 709 que en la camara de bomba 708. En este punto, una masa de fluido se encuentra dentro de la entrada 706 y la camara de bomba 708. Al final de la primera carrera puede haber una pausa momentanea antes de que comience la carrera de retorno.

Con la carrera de retorno, como se representa en la figura 10b, el embolo 704 se mueve en la direccion indicada por la flecha 733 y se arrastra fluido hasta la entrada 707 hacia la camara de bomba 709 en una direccion indicada por la flecha 732 de una manera analoga al flujo de fluido descrito para la entrada 706 y la camara de bomba 708 en la figura 10a. La carrera de retorno tambien tiene el efecto de reducir la capacidad de la camara de bomba 708, de tal manera que la masa de fluido que se encuentra en la misma se pone a presion aumentada. Esta presion aumentada conduce un volumen de fluido fuera de la camara de bomba 708. Se evita que el fluido se conduzca a traves de la entrada 706 debido a la valvula de retencion de aspiracion 710 que evita el flujo en esta direccion. Sin embargo, el fluido se conduce, en su lugar, a traves de la valvula de retencion de suministro 712 hacia el conducto de salida 722 y, posteriormente, al colector de salida de fluido 705.

A medida que el embolo 704 inicia una carrera mas (de nuevo en la direccion indicada por la flecha 730), el fluido recien arrastrado que se encuentra en la camara de bomba 709 se conduce a traves de la valvula de retencion de suministro 713, el conducto de salida 723 y, posteriormente, el colector de salida de fluido 705 de una manera analoga a la descrita en el parrafo anterior. De esta manera, el movimiento de bombeo oscilatorio puede convertirse en un flujo de salida unidireccional.

Cabe senalar que las figuras 10a y 10b no ilustran el flujo de fluido hacia y desde las camaras de vacfo 714, 715 y las camaras de acumulador 716, 717 mientras tiene lugar el proceso descrito anteriormente. Este detalle se ilustrara a continuacion con respecto a las figuras 11a y 11b y 12a y 12b.

Las figuras 11a y 11b ilustran el flujo de fluido hacia y desde la camara de vacfo 714 mientras la bomba esta en accion, como se representa en las figuras 10a y 10b. En la figura 11a, cuando el embolo 704 comienza a moverse en la direccion indicada por la flecha 730, la capacidad de la camara de bomba 708 empieza a expandirse. El efecto de aspiracion resultante arrastra fluido a traves de la entrada 706 en la direccion 752 y hacia la camara de bomba 708 a traves de la valvula de retencion de aspiracion 710 como se representa mediante la flecha 751. El efecto de aspiracion resultante tambien hace que se extraiga fluido de la camara de vacfo 714 como se representa mediante la flecha 753. La camara de vacfo 714 puede contener un vacfo parcial 755, y se extrae fluido de la camara de vacfo 714 de esta manera debido a que la fuerza ejercida por el vacfo parcial 755 puede ser mas debil que la fuerza de aspiracion ejercida por el embolo 704 que se mueve en la direccion 730. Como resultado, cae el nivel de fluido en la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

camara de vacfo 714, como se representa mediante las flechas 754.

Con la carrera de retorno 733 del embolo 704 que se representa en la figura 11b, la disminucion de la capacidad de la camara de bomba 708 conduce un flujo de fluido hacia el conducto de salida 722 a traves de la valvula de retencion de suministro 712 como se representa mediante la flecha 756. Al mismo tiempo, se cierra la valvula de retencion de aspiracion 710, debido en parte a la fuerza del fluido que se conduce desde la camara de bomba 708. La toma de fluido por aspiracion -accionada por el embolo- a traves de la entrada 706 tambien cesa en esta etapa. Sin embargo, se continua arrastrando fluido a traves de la entrada 706 (como se representa mediante las flechas 759) y hacia la camara de vacfo 714 como se representa mediante la flecha 758. Esto se produce debido al vacfo parcial en la camara de vacfo 714 y tambien debido al impulso del fluido en la entrada 706, que se ha ejercido durante la carrera de embolo descrita en la figura 11a. Como resultado, se eleva el nivel de fluido en la camara de vacfo 714. Una vez que el embolo 704 ha dejado de moverse en esta direccion, el proceso que se representa en la figura 11a comienza de nuevo.

De esta manera, la velocidad de la masa de fluido a traves de la entrada 706 (y, de manera analoga, a traves de la entrada 707) puede ser relativamente constante, independientemente de la direccion de la carrera de embolo. Como resultado, se gasta menos energfa en la aceleracion de la masa de fluido al comienzo de cada carrera. Ademas, una velocidad de flujo mas uniforme da como resultado picos de velocidad mucho mas pequenos y, por lo tanto, perdidas por friccion mucho menores. Si las camaras de vacfo 714, 715 se sintonizan correctamente, las oscilaciones de las columnas de fluido contenidas en las mismas se sincronizan para coincidir con las carreras de aspiracion del embolo 704 y, por lo tanto, esto conduce a una mayor eficiencia de la bomba. Las perdidas por friccion pueden reducirse adicionalmente proporcionando al embolo 704 un recubrimiento de plasma.

Las figuras 12a y 12b ilustran el flujo de fluido hacia y desde las camaras de acumulador 1001, 1002 mientras la bomba esta en accion, como se representa en las figuras 10a y 10b. En la figura 10a, cuando el embolo 1004 comienza a moverse en la direccion indicada por la flecha 1033, la capacidad de la camara de bomba 1008 comienza a contraerse. El efecto de presurizacion resultante impulsa el fluido a traves del conducto de salida 1022 en la direccion 1003 y hacia el colector de salida de fluido 1005 como se representa mediante la flecha 1007. Este efecto de presurizacion resultante tambien hace que se fuerce el fluido hacia la camara de acumulador 1001 como se representa mediante la flecha 1004. Las camaras de acumulador 1001, 1002 pueden presurizarse parcialmente, y el fluido se fuerza hacia la camara de acumulador 1001 de esta manera debido a que la fuerza ejercida por la presurizacion parcial en la camara de acumulador 1001 puede ser mas debil que la fuerza de presurizacion ejercida por el embolo que se mueve en la direccion 1033. Como resultado, aumenta el nivel de fluido en la camara de acumulador 1001, como se representa mediante las flechas 1010.

Con la carrera de retorno del embolo 1030 que se representa en la figura 12b, la disminucion de la capacidad de la camara de bomba 1009 conduce un flujo de fluido hacia el conducto de salida 1023 a traves de la valvula de retencion de suministro 1013 como se representa mediante la flecha 1056. Al mismo tiempo, se cierra la valvula de retencion de suministro 1012, debido en parte a la fuerza del efecto de aspiracion creado por la expansion de la camara de bomba 1008. De igual modo, el flujo de fluido impulsado por el embolo hacia el conducto de salida 1022 tambien cesa en esta etapa. Sin embargo, se continua impulsando el fluido en la direccion 1007. Esto se produce debido a la presurizacion parcial en la camara de acumulador 1001 y tambien debido al impulso del fluido hacia el conducto de salida 1022, que se ha ejercido durante la carrera de embolo descrita en 12a. Como resultado, el nivel de lfquido en la camara de acumulador 1001 cae una vez mas. Una vez que el embolo ha dejado de moverse en esta direccion 1030, el proceso que se representa en la figura 12a comienza de nuevo.

De esta manera, la velocidad de la masa de fluido a traves de los conductos de salida 1022, 1023 puede ser relativamente constante, independientemente de la direccion de la carrera de embolo. Como resultado, puede gastarse menos energfa en la aceleracion de la masa de fluido al comienzo de cada carrera. Ademas, una velocidad de flujo mas uniforme da como resultado picos de velocidad mucho mas pequenos y, por lo tanto, perdidas por friccion mucho menores.

Se apreciara que las camaras de acumulador 1001, 1002 pueden utilizar cualquier tipo de acumulador hidraulico adecuado para su utilizacion en el contexto de la presente invencion. Esto puede incluir, pero no se limita a, acumuladores hidroneumaticos o acumuladores de tipo resorte.

El uso de una bomba de este tipo en un sistema de conversion de energfa undimotriz tiene una serie de ventajas diferenciadas con respecto a las disposiciones de bombas alternativas. El uso de agua de mar en bruto como fluido hidraulico evita los problemas medioambientales que rodean a la posible fuga de bombas hidraulicas a base de aceite. Sin embargo, el uso de agua de mar en bruto como fluido hidraulico presenta sus propios problemas, y la presente disposicion es ventajosa con respecto a las bombas de agua de mar alternativas debido a su bajo numero de piezas moviles y a su diseno resistente al desgaste. Esto significa que es robusta y tiene pocos requisitos de mantenimiento, lo que la hace especialmente adecuada para su utilizacion en alta mar. Ademas, aunque es una bomba de una sola etapa, sin embargo es capaz de suministrar altas presiones, y cuando se implementa junto con el WEC descrito en el presente documento, u otros dispositivos, es capaz de funcionar a altos niveles de eficiencia.

5

10

15

20

25

30

El sistema de conversion de energfa undimotriz y los componentes PTO asociados comentados en el presente documento son adecuados para la generacion de energfa de una serie de maneras. En una implementacion de la presente invencion, el agua de mar a alta presion emitida por la bomba descrita en el presente documento puede estar vinculada a una turbina de rueda Pelton, que a su vez acciona una dinamo con el fin de generar de inmediato electricidad. Como alternativa, la bomba de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion puede usarse para bombear fluido hacia un deposito sobre el nivel del mar, almacenando de este modo energfa como energfa potencial gravitatoria. Ademas, el sistema de conversion de energfa undimotriz y los componentes PTO asociados pueden utilizarse juntos en otros contextos, tales como la provision de la accion de bombeo a alta presion requerida, necesaria en una planta de desalinizacion por osmosis inversa.

Tambien se apreciara que aunque la bomba que se ha descrito en el presente documento es especialmente adecuada para su utilizacion como parte de un sistema de conversion de energfa undimotriz, tambien puede ser de utilidad significativa por sf misma en otras aplicaciones. La bomba, que tambien puede accionarse por sistemas distintos al sistema de conversion de energfa undimotriz descrito en el presente documento, puede emplearse para otras aplicaciones, tales como sistemas de perforacion de pozos de petroleo de inyeccion profunda o sistemas de osmosis inversa.

La expresion “ola incidente” cuando se usa en el presente documento en referencia a la presente invencion se usa para indicar una ola que esta en contacto con el elemento en cuestion (en el presente contexto, uno de los pontones del dispositivo). En este contexto, se considera que “ola” significa un periodo de ola completo, incluyendo de este modo tanto una cresta de ola como un valle de ola. Ademas, se considera que la expresion “regimen de oleaje incidente” significa las caracterfsticas de las olas en un sitio en un punto dado en el tiempo, en contraposicion a las caracterfsticas de ola predominantes en ese sitio.

Las palabras “comprende/que comprende” y las palabras “que tiene/que incluye” cuando se usan en el presente documento con referencia a la presente invencion se usan para especificar la presencia de caracterfsticas, elementos, etapas o componentes indicados, pero no excluyen la presencia o la adicion de otra u otras caracterfsticas, elementos, etapas, componentes o grupos de los mismos.

Se aprecia que ciertas caracterfsticas de la invencion, que se describen, para mayor claridad, en el contexto de realizaciones separadas, tambien pueden proporcionarse en combinacion en una unica realizacion. A la inversa, diversas caracterfsticas de la invencion que se describen, por brevedad, en el contexto de una unica realizacion, tambien pueden proporcionarse por separado o en cualquier sub-combinacion adecuada.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de conversion de energfa undimotriz (101; 200; 801) para su uso en una masa de agua que comprende:

   un primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) configurado para responder a una ola incidente funcionando en al menos un primer modo de movimiento;

   un segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) unido de manera movil al primer ponton por un medio de union (105; 420; 805);

   en el que el movimiento relativo del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) respecto al segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) en respuesta a una ola incidente se convierte en una forma deseada de energfa; en el que el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) y el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) comprenden, cada uno, un cuerpo alargado, en el que el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) esta unido al primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) de manera adyacente a, o en el punto medio de, el eje alargado del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802), y el eje alargado del segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) es transversal al eje alargado del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802);

   caracterizado por que el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) esta configurado para responder a una ola incidente funcionando en al menos un segundo modo de movimiento diferente del primer modo de movimiento; en el que dicho primer modo de movimiento comprende un movimiento de oscilacion vertical; y en el que dicho segundo modo de movimiento comprende un movimiento de cabeceo.
2. 2. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) y el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) responden a la misma ola incidente.
3. 3. El dispositivo de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que el modo de movimiento del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) tambien comprende un movimiento lineal en direccion proa-popa.
4. 4. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el modo de movimiento del segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) tambien comprende un movimiento lineal en direccion proa-popa y/o un movimiento de oscilacion vertical.
5. 5. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que el dispositivo (101; 200; 801) se orienta cuando esta en uso de tal manera que el eje alargado del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) sea paralelo a las crestas de ola de las olas incidentes y el eje alargado del segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) sea transversal a las crestas de ola de las olas incidentes.
6. 6. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que la dimension del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) a lo largo de su eje alargado viene determinada por la longitud de cresta de ola predominante de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo (101; 200; 801).
7. 7. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) tiene un area de superficie mayor que el area de superficie del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802), y la dimension del segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) a lo largo de su eje alargado que se situa transversal al eje alargado del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) es mayor que la dimension del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) en la direccion transversal a su eje alargado.
8. 8. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que la dimension del dispositivo (101; 200; 801) que es transversal al eje de las crestas de ola de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo (101; 200; 801) es entre 0,5 y 1 veces, o entre 0,6 y 1,1 veces, la longitud de ola predominante de la masa de agua donde va a situarse el dispositivo (101; 200; 801).
9. 9. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas un tanque (501) para contener fluido, que esta adaptado para ajustar las caracterfsticas de movimiento del uno o mas modos de movimiento en los que los pontones (102; 202; 402; 502; 602; 802, 103; 203; 403; 503; 603; 803) estan configurados para funcionar, en el que el tanque (501) comprende, preferentemente, una cavidad estanca a fluidos integrada en el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803).
10. 10. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que el medio de union (105; 420; 805) comprende un brazo motriz configurado para tener un unico grado de libertad de movimiento, y en el que el medio de union (105; 420; 805) comprende, preferentemente, una articulacion motriz dispuesta para permitir un movimiento pivotante relativo entre los pontones primero y segundo (102; 202; 402; 502; 602; 802, 103; 203; 403; 503; 603; 803).
11. 11. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) esta configurado para funcionar en un tercer modo de movimiento diferente de su primer modo de movimiento y el segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) esta configurado para funcionar en el mismo tercer modo de

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    movimiento ademas de en su segundo modo de movimiento.
12. 12. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, en el que el medio de union (105; 420; 805) esta configurado para tener dos grados de libertad de movimiento diferentes, y en el que el medio de union (105; 420; 805) comprende, preferentemente, una articulacion motriz dispuesta para permitir movimientos pivotantes y horizontales relativos entre los pontones primero y segundo (102; 202; 402; 502; 602; 802, 103; 203; 403; 503; 603; 803).
13. 13. El dispositivo de cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas:

    un mecanismo de salida de energfa (207; 609) para convertir el movimiento relativo del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) respecto al segundo ponton (103; 203; 403; 503; 603; 803) en la forma deseada de energfa, en el que el mecanismo de salida de energfa esta conectado al medio de union (105; 420; 805); un sensor configurado para detectar el grado de movimiento del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802); y un actuador configurado para ajustar la lfnea de accion entre el mecanismo de salida de energfa (207; 609) y el medio de union (105; 420; 805) en respuesta a una senal generada por el sensor como resultado de la deteccion, de tal manera que la lfnea de accion proporcione una fuerza constante y uniforme al mecanismo de salida de energfa (207; 609).
14. 14. El dispositivo de la reivindicacion 13, en el que el sensor comprende un arbol (613) unido de manera movil al primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) de tal manera que, cuando el dispositivo esta situado en una masa de agua, el eje alargado del arbol (613) es sustancialmente perpendicular a la superficie del agua, y el sensor es libre de moverse a lo largo de su eje alargado en relacion con el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802); en el que un primer extremo del arbol (613) esta sumergido y un segundo extremo del arbol (613) esta situado por encima de la superficie del agua, estando el primer extremo unido a una placa (612), estando configurada la placa (612) para experimentar fuerzas de arrastre en el agua, de tal manera que el movimiento del primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802) no se traduce en un movimiento correspondiente del sensor, provocando de este modo un movimiento del sensor en relacion con el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802), y estando el segundo extremo asociado con un controlador, estando configurado el controlador para generar la senal para el actuador cuando el sensor se mueve en relacion con el primer ponton (102; 202; 402; 502; 602; 802).
15. 15. El dispositivo de la reivindicacion 13 o la reivindicacion 14, en el que el mecanismo de salida de energfa comprende una bomba (701; 1001), comprendiendo dicha bomba:

    una primera y una segunda entrada de fluido (706, 707) para interactuar con la masa de agua; un par de valvulas de retencion de aspiracion (710, 711), estando cada valvula de retencion de aspiracion (710, 711) situada dentro de una de las entradas de fluido (706, 707), respectivamente, para permitir un flujo de fluido unidireccional a traves de cada una de dichas entradas de fluido (706, 707);

    una primera y una segunda salida de fluido (722; 1022, 723; 1023) en comunicacion de fluidos con un unico colector de salida de fluido comun (705; 1005);

    un par de camaras de bomba (708; 1008, 709; 1009) de igual volumen situadas adyacentes entre sf, estando cada camara (708; 1008, 709; 1009) en comunicacion de fluidos con una de las entradas de fluido (706, 707) y una de las salidas de fluido (722; 1022, 723; 1023), y teniendo cada camara (708; 1008, 709; 1009) ademas una abertura (720, 721) dispuesta de tal manera que las dos aberturas (720, 721) estan alineadas; un bloque de embolo (704; 1004) situado parcialmente en ambas camaras de bomba (708; 1008, 709; 1009), de tal manera que sobresale a traves de ambas aberturas (720, 721) lo suficiente para formar una junta estanca con las aberturas (720, 721) y que puede moverse entre ambas camaras de bomba (708; 1008, 709; 1009); en el que el movimiento en una direccion que aumenta la parte del bloque de embolo (704; 1004) situada en una camara de bomba (708; 1008) provoca una disminucion correspondiente en la parte del bloque de embolo (704; 1004) situada en la otra camara de bomba (709; 1009);

    y adaptada de tal manera que, cuando esta en uso, la bomba (701; 1001) proporciona un unico flujo de salida de fluido unidireccional en el colector de salida de fluido (705; 1005).