ES2630735B1 - Wave power converter module, with decoupling buoyancy. - Google Patents
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Abstract
Se presenta un módulo convertidor de energía, a partir de la energía undimotriz, para generar energía eléctrica, caracterizado por contar con un sistema acople-desacople (7) que permite una flotabilidad desacoplable.#Un módulo contendrá básicamente: estructura de soporte (1) fijada al lecho marino; carcasa estanca al agua (5), la cual aloja una masa activa (3) y un generador eléctrico (4); flotador (6); un sistema de acople-desacople (7) y una computadora (8) regidora de los procesos.#El sistema de acople-desacople (7), mecánicamente es: un conjunto de poleas, un mecanismo de acople (26), un trinquete (31) y un freno (41).#El sistema de acople-desacople (7), durante el ascenso de ola acopla el flotador (6) para elevar la masa activa (3), desacoplándolo en descenso de ola. Mantiene la posición elevada de la masa activa (3), liberándola tras uno o varios ciclos de ola, su energía potencial gravitatoria se extrae en forma de energía eléctrica.An energy converter module is presented, based on wave energy, to generate electrical energy, characterized by having an coupling-decoupling system (7) that allows a decoupling buoyancy. # A module will basically contain: support structure (1) fixed to the seabed; waterproof housing (5), which houses an active mass (3) and an electric generator (4); float (6); a coupling-decoupling system (7) and a process control computer (8). # The coupling-decoupling system (7), mechanically is: a pulley assembly, a coupling mechanism (26), a ratchet ( 31) and a brake (41). # The coupling-decoupling system (7), during the wave ascent, couples the float (6) to raise the active mass (3), decoupling it in wave descent. It maintains the high position of the active mass (3), releasing it after one or several wave cycles, its gravitational potential energy is extracted in the form of electrical energy.
Description
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DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Módulo convertidor de energía undimotriz, de flotabilidad desacoplable.Wave power converter module, with decoupling buoyancy.
Desde hace años, esta civilización sufre de problemas energéticos. La energía procedente de los hidrocarburos es finita y dañina para el medio ambiente. Es evidente que un futuro sostenible, pasa por el empleo de energías renovables.For years, this civilization suffers from energy problems. The energy from hydrocarbons is finite and harmful to the environment. It is clear that a sustainable future, involves the use of renewable energy.
Entre las energías renovables, nos centramos en las energías del mar, y en concreto a la procedente de las olas, la undimotriz.Among the renewable energies, we focus on the energies of the sea, and specifically that coming from the waves, the wave.
Las tecnologías de aprovechamiento undimotriz existentes en la actualidad, presentan como deficiencias principales: las bajas potencias de generación y la falta de regularidad en la misma.The current harvesting technologies, present as main deficiencies: the low generation powers and the lack of regularity in it.
Hasta la fecha, las boyas eléctricas se centran en el aprovechamiento del movimiento de vaivén de las olas. El sistema acople-desacople (7) que caracteriza esta invención, permite: acumular energía potencial gravitatoria, controlar el momento de liberación de esta energía potencial gravitatoria, transformar esta energía potencial gravitatoria de modo independiente al flotador (6) del convertidor, y también regular la velocidad de la masa activa (3). Como consecuencia de estas características técnicas, nuestro módulo genera una potencia eléctrica mayor y permite un mayor control sobre la generación, lo que se traduce en una generación más previsible y continua.To date, electric buoys are focused on taking advantage of the reciprocating movement of the waves. The coupling-decoupling system (7) that characterizes this invention allows: to accumulate gravitational potential energy, control the moment of release of this gravitational potential energy, transform this gravitational potential energy independently to the float (6) of the converter, and also regulate the speed of the active mass (3). As a consequence of these technical characteristics, our module generates greater electrical power and allows greater control over the generation, which translates into a more predictable and continuous generation.
Los efectos técnicos del módulo convertidor presentado, mejoran sustancialmente el estado de la técnica actual.The technical effects of the converter module presented substantially improve the state of the art.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
Descripción detallada de los elementosDetailed description of the elements
Estructura de soporte (Figura 2)Support structure (Figure 2)
El módulo cuenta con una estructura de soporte (1), capaz de sostener los elementos del módulo generador. La estructura cuenta con un punto de anclaje al lecho marino (9), con el tipo de ligadura que se estime oportuno (rótula, empotramiento u otros) pero s1empre restringiendo al menos el movimiento vertical.The module has a support structure (1), capable of supporting the elements of the generator module. The structure has an anchor point to the seabed (9), with the type of ligature that is considered appropriate (kneecap, embedment or others) but always restricting at least vertical movement.
El fuste (10) de la estructura de soporte (1), puede ser de longitud variable, para adaptarse a las alturas de marea, o a diferentes localizaciones de instalación. Se puede solucionar este aspecto, incorporando en el fuste (10) un cilindro hidráulico subacuático, o bien utilizando el sistema acople-desacople (7), como se explica más adelante.The shaft (10) of the support structure (1), can be of variable length, to adapt to tidal heights, or to different installation locations. This aspect can be solved by incorporating an underwater hydraulic cylinder into the shaft (10), or by using the coupling-decoupling system (7), as explained below.
La estructura de soporte (1) cuenta con una base superior (11) situada a un nivel, ligeramente superior al del valle de la ola. El fuste (10) de la estructura de soporte (1), termina en una superficie troncocónica invertida (13), que facilita el contacto de la ola con el flotador (6). Sobre esta superficie troncocónica invertida (13), se sitúa la base superior de la estructura de soporte (11), sobre la que se monta el plano cojinete (12).The support structure (1) has an upper base (11) located at a level, slightly higher than that of the wave valley. The shaft (10) of the support structure (1), ends in an inverted truncated conical surface (13), which facilitates the contact of the wave with the float (6). On this inverted truncated conical surface (13), the upper base of the support structure (11) is placed, on which the bearing plane (12) is mounted.
Plano cojinete (Figura 3)Bearing plane (Figure 3)
El llamado plano cojinete (12), es un cojinete que permite el giro en el plano situado entre la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14). Este mecanismo habrá de ser estanco al agua.The so-called bearing plane (12), is a bearing that allows the rotation in the plane between the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14). This mechanism must be waterproof.
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Eje (Figura 4)Axis (Figure 4)
Sobre la base inferior de la carcasa estanca (14), se monta el eje central (2), en posición vertical central. El eje (2), actúa de guía del conjunto formado por: la masa activa (3) y el generador eléctrico (4), conjunto que a partir de ahora, llamaremos conjunto generador ((3) y (4)). El eje (2), en su interior hueco puede alojar elementos como los cables de extracción (16) de la energía eléctrica generada. El eje central (2) puede tener forma cilíndrica o prismática.On the lower base of the waterproof housing (14), the central shaft (2) is mounted, in a central vertical position. The shaft (2) acts as a guide for the assembly formed by: the active mass (3) and the electric generator (4), which we will now call the generator set ((3) and (4)). The shaft (2), in its hollow interior, can accommodate elements such as the extraction cables (16) of the generated electrical energy. The central axis (2) can have a cylindrical or prismatic shape.
Masa activa (Figura 4)Active mass (Figure 4)
En torno al eje (2) se monta la masa activa (3), que oscilará verticalmente a lo largo del mismo.Around the axis (2) the active mass (3) is mounted, which will oscillate vertically along it.
La principal función de la masa activa (3), es atesorar energía potencial gravitatoria.The main function of the active mass (3), is to treasure gravitational potential energy.
La masa activa (3) cuenta con al menos un punto de anclaje (19), que la liga al sistema de acople-desacople (7).The active mass (3) has at least one anchor point (19), which links it to the coupling-decoupling system (7).
La masa activa (3), en la forma de realización de la invención con generador de turbina, durante la fase de descenso-generación, actúa como émbolo dentro del cilindro que forma la carcasa estanca al agua (5).The active mass (3), in the embodiment of the invention with a turbine generator, during the descent-generation phase, acts as a piston inside the cylinder that forms the waterproof housing (5).
La forma de la masa activa (3) tiene como función propiciar el efecto Venturi en la fase de descenso-generación.The shape of the active mass (3) has the function of promoting the Venturi effect in the descent-generation phase.
Generador eléctrico (Figura 5)Electric generator (Figure 5)
El Generador eléctrico (4), en una forma de realización, es una turbomáquina de flujo axial. Esta turbomáquina cuenta con álabes orientables (17). Los álabes orientables (17) durante la fase de ascenso tendrán, una posición de mínima resistencia al flujo (Figura 5.1), cambiando a posición de turbinado, en la fase descenso-generación (Figura 5.2). El generador eléctrico (4) se apoya en la masa activa (3), ambos tienen un movimiento solidario durante todo el proceso y están ligados mediante elementos de aislamiento de vibraciones, como por ejemplo un material elastómero (20). El generador eléctrico (4) tiene acoplado un difusor inferior (18), con funciones aerodinámicas.The electric generator (4), in one embodiment, is an axial flow turbomachinery. This turbomachine has adjustable blades (17). The orientable blades (17) during the ascent phase will have a position of minimum resistance to flow (Figure 5.1), changing to the winding position, in the descent-generation phase (Figure 5.2). The electric generator (4) relies on the active mass (3), both have a solidarity movement throughout the process and are linked by vibration isolation elements, such as an elastomeric material (20). The electric generator (4) has a lower diffuser (18), with aerodynamic functions.
En otras formas de realización, se pueden disponer distintos tipos de generador en nuestro módulo. Por ejemplo un generador eléctrico lineal, en el que el eje central (2), es funcionalmente el estator y dependiendo del diseño adoptado para el generador, bien puede alojar el circuito magnético, o bien puede alojar el circuito de armadura; y en el que la masa activa (3), en esta forma de realización de la invención, es funcionalmente el oscilador, y dependiendo del diseño adoptado para el generador eléctrico lineal, bien puede alojar el circuito magnético, o bien puede alojar el circuito de armadura.In other embodiments, different types of generator can be arranged in our module. For example, a linear electric generator, in which the central axis (2), is functionally the stator and depending on the design adopted for the generator, it can either house the magnetic circuit, or it can accommodate the armature circuit; and in which the active mass (3), in this embodiment of the invention, is functionally the oscillator, and depending on the design adopted for the linear electric generator, it can either house the magnetic circuit, or it can accommodate the circuit of armor.
Carcasa estanca al agua (Figura 6)Waterproof case (Figure 6)
La carcasa estanca al agua (5) se encuentra sobre el plano cojinete (12); aloja a la masa activa (3) y al generador (4).The waterproof housing (5) is located on the bearing plane (12); it houses the active mass (3) and the generator (4).
La carcasa estanca al agua (5) tiene forma de cilindro, rematado en una cubierta cónica (25) por arriba.The waterproof case (5) is shaped like a cylinder, finished off in a conical cover (25) above.
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La carcasa estanca al agua (5), contará con válvulas (24) por si se desea regular la presión de su fluido interior, o variar el propio fluido.The waterproof housing (5), will have valves (24) in case you want to regulate the pressure of your inner fluid, or vary the fluid itself.
Acoplados exteriormente a la carcasa estanca al agua (5 y sin ser estrictamente parte de ella, se disponen unos conductos protectores (22), que protegerán parte del sistema acople-desacople (7) frente a las agresiones del medio marino. Los conductos protectores (22) serán una transición entre la exposición al medio marino y las condiciones de estanqueidad de la carcasa estanca al agua (5).Externally coupled to the water-tight housing (5 and without being strictly part of it, protective ducts (22) are provided, which will protect part of the coupling-decoupling system (7) against the aggressions of the marine environment. The protective ducts ( 22) will be a transition between exposure to the marine environment and the watertight conditions of the waterproof case (5).
Dependiendo de la forma de realización, hay al menos tres puntos, en los que la carcasa estanca al agua (5) se comunica con elementos exteriores a ella. Son dos orificios superiores, cercanos a la cubierta (25) por donde entran sendos cables transmisores (30) del sistema acople-desacople (7) y otro orificio en su base (14), por donde el eje central (2) da salida al cable de extracción (16) de energía eléctrica. En estos puntos, cambia la condición de estanqueidad, los llamaremos puntos límite de estanqueidad (23), y en ellos hay que ser concienzudos en el tratamiento frente al agua. Se dispondrán en ellos juntas dinámicas lineales (34), para mantener la estanqueidad en la carcasa estanca al agua (5).Depending on the embodiment, there are at least three points, in which the waterproof housing (5) communicates with elements external to it. They are two upper holes, close to the cover (25) through which two transmitting cables (30) of the coupling-decoupling system (7) and another hole in its base (14) enter, through which the central axis (2) outputs the Extraction cable (16) of electric power. At these points, the tightness condition changes, we will call them tightness limit points (23), and in them you have to be thorough in the water treatment. Linear dynamic joints (34) shall be arranged in them, to maintain the tightness in the waterproof housing (5).
Flotador (figura 7)Float (figure 7)
El flotador (6) se encuentra rodeando a la carcasa estanca al agua (5) y con forma de toroide. El flotador (6) está ejecutado en un material ligero, estanco y de una resistencia mecánica suficiente, para soportar las tensiones que le transmitirá la estructura malla (27) que lo envuelve. Contendrá un fluido de menor densidad que el agua, por ejemplo aire. Contará con una válvula (28) para poder variar si se desea, el fluido interior y la presión a la que trabaja. La estructura malla (27) del flotador (6), lleva ligado un mecanismo de acople (26) (un embrague con una mordaza (29), por ejemplo), mecanismo que forma parte fundamental del sistema acople-desacople (7), este mecanismo cuando está acoplado, transmite las tensiones del cable trasmisor (30) a la estructura malla (27), la cual las distribuye por la superficie del flotador (6).The float (6) is surrounding the waterproof housing (5) and shaped like a toroid. The float (6) is executed in a light, watertight material and of sufficient mechanical strength, to withstand the stresses that the mesh structure (27) that surrounds it will transmit. It will contain a fluid of lower density than water, for example air. It will have a valve (28) to vary if desired, the internal fluid and the pressure at which it works. The mesh structure (27) of the float (6), has a coupling mechanism (26) linked (a clutch with a jaw (29), for example), a mechanism that is a fundamental part of the coupling-decoupling system (7), this mechanism when coupled, transmits the voltages of the transmitter cable (30) to the mesh structure (27), which distributes them across the surface of the float (6).
Sistema de acople-desacople (Figura 8)Coupling-decoupling system (Figure 8)
FuncionesFunctions
- Acoplar mecánicamente el flotador (6) al resto del módulo (al menos en dirección vertical), en la fase de ascenso de ola.- Mechanically couple the float (6) to the rest of the module (at least in the vertical direction), in the wave ascent phase.
- Transmitir al conjunto generador (masa activa (3) y generador eléctrico (4)), el empuje del flotador (6) y aplicarlo en la elevación de dicho conjunto.- To transmit to the generator set (active mass (3) and electric generator (4)), the thrust of the float (6) and apply it in the elevation of said set.
- Desacoplar mecánicamente (al menos en dirección vertical) el flotador (6) del resto del módulo, en la fase de descenso de ola.- Mechanically decouple (at least in the vertical direction) the float (6) from the rest of the module, in the phase of wave descent.
- Conservar la posición elevada del conjunto generador ((3) y (4)), acumulando sus sucesivas elevaciones, correspondientes a los sucesivos ciclos de ola, es decir mantener y acumular energía potencial gravitatoria.- Maintain the elevated position of the generator set ((3) and (4)), accumulating its successive elevations, corresponding to the successive wave cycles, that is, maintaining and accumulating gravitational potential energy.
- Liberar el movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), cuando llegue a una elevación determinada, es decir controlar el momento de liberación de la energía potencial gravitatoria del conjunto.- Release the downward movement of the generator set ((3) and (4)), when it reaches a certain elevation, that is, control the moment of release of the gravitational potential energy of the set.
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- Controlar la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)), y detener su movimiento residual, al llegar a la base inferior de la carcasa estanca (14).- Check the speed of descent of the generator set ((3) and (4)), and stop its residual movement, upon reaching the lower base of the waterproof housing (14).
ElementosElements
Para realizar estas funciones el sistema de acople-desacople (7), está formado por un conjunto de mecanismos que ejecutan las acciones del proceso, y una computadora (8) con sus periféricos correspondientes, que rige el proceso.To perform these functions the coupling-decoupling system (7), is formed by a set of mechanisms that execute the actions of the process, and a computer (8) with its corresponding peripherals, which governs the process.
A continuación se describen los elementos principales del sistema acople-desacople (7) y las funciones que realizan:The main elements of the coupling-decoupling system (7) and the functions they perform are described below:
- La computadora (8) recibe la información del estado del proceso, a través de sus periféricos, que serán básicamente sensores de movimiento y de posición. Cuando estemos en fase de ascenso de ola, la computadora (8) manda la orden de acople; cuando estemos en fase de descenso de ola, manda la orden de desacople. Cuando el conjunto generador ((3) y (4)) llega a una altura determinada, manda la orden de liberación del movimiento descendente de dicho conjunto.- The computer (8) receives information on the status of the process, through its peripherals, which will basically be motion and position sensors. When we are in the wave ascension phase, the computer (8) sends the coupling order; when we are in the phase of wave descent, send the decoupling order. When the generator set ((3) and (4)) reaches a certain height, it sends the order to release the downward movement of said set.
- Mecanismo de acople (26). El mecanismo de acople (26) se puede materializar como un embrague que acciona una mordaza (29). Embrague se define como un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de una energía mecánica a su acción final, de manera voluntaria. Está ligado permanentemente al flotador (6), por medio de la estructura malla (27). El mecanismo de acople (26), ejecuta el acople y desacople mecánico del flotador (6) al resto del módulo, mediante por ejemplo, una mordaza (29). Cuando estamos en fase de ascenso de ola, se acopla al cable transmisor (30), desacoplándose del mismo en fase de descenso.- Coupling mechanism (26). The coupling mechanism (26) can be realized as a clutch that drives a jaw (29). Clutch is defined as a system that allows both transmitting and interrupting the transmission of a mechanical energy to its final action, voluntarily. It is permanently linked to the float (6), by means of the mesh structure (27). The coupling mechanism (26), executes the mechanical coupling and decoupling of the float (6) to the rest of the module, for example, a jaw (29). When we are in the phase of wave rise, it is coupled to the transmitter cable (30), decoupling from it in the phase of descent.
- Trinquete (31), es el mecanismo que conserva la posición elevada del conjunto generador ((3) y (4)), acumulando las sucesivas elevaciones, correspondientes a los sucesivos ciclos de ola. El trinquete (31) liberará el movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), cuando este llegue a una altura determinada.- Ratchet (31), is the mechanism that preserves the elevated position of the generator set ((3) and (4)), accumulating the successive elevations, corresponding to the successive wave cycles. The ratchet (31) will release the downward movement of the generator set ((3) and (4)), when it reaches a certain height.
- Freno (41), irá incorporado en al menos en una de las poleas, y puede ser la misma que la que tiene el trinquete (31). Será el elemento encargado de controlar la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)) y de detener su movimiento residual, al llegar a la base inferior de la carcasa estanca (14).- Brake (41), will be incorporated in at least one of the pulleys, and can be the same as the one with the ratchet (31). It will be the element in charge of controlling the speed of descent of the generator set ((3) and (4)) and of stopping its residual movement, upon reaching the lower base of the waterproof housing (14).
- Polea superior (40)- Upper pulley (40)
- Polea inferior (39)- Lower pulley (39)
- Cable transmisor (30), con al menos un punto de anclaje masa activa (19)- Transmitter cable (30), with at least one active ground anchor point (19)
- Carrete (32): que recoja y suelte cable transmisor (30)- Reel (32): pick up and drop transmitter cable (30)
- Estructura pórtico simple (38) puede estar empotrada en la cara superior del plano cojinete (12). Soporta a los elementos siguientes: trinquete (31), polea superior (40), polea inferior (39) y freno (41).- Simple gantry structure (38) can be embedded in the upper face of the bearing plane (12). It supports the following elements: ratchet (31), upper pulley (40), lower pulley (39) and brake (41).
Sistema de ajuste a la altura de marea.Tidal height adjustment system.
Hay que adaptar la altura a la que trabaja el módulo convertidor, en función de las diferentes alturas del nivel del mar, propiciadas por las mareas. Para lograr este objetivo,You have to adapt the height at which the converter module works, depending on the different heights of sea level, caused by the tides. To achieve this goal,
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en una forma de realización, se puede optar por montar en el fuste (10), un cilindro hidráulico, que varíe su longitud, según las órdenes de la computadora (8). El fuste (10) del módulo, es variable en su longitud, está formado por dos tramos, de diferentes dimensiones, tales que, uno se puede alojar en el otro, estando esa junta convenientemente impermeabilizada. El movimiento entre los dos tramos del fuste (10), es permitido o restringido, mediante un bloqueo (33).In one embodiment, it is possible to choose to mount a hydraulic cylinder in the shaft (10), which varies its length, according to the orders of the computer (8). The shaft (10) of the module, is variable in its length, is formed by two sections, of different dimensions, such that, one can be housed in the other, that gasket being conveniently waterproofed. The movement between the two sections of the shaft (10) is allowed or restricted, by means of a block (33).
En otra forma de realización de la invención, se puede utilizar el sistema acople- desacople (7), como parte del sistema de ajuste de marea. Podemos transmitir el empuje para alargar el fuste (10), frenando la transmisión de este empuje a la masa activa (3) y liberando el bloqueo (33) del fuste; como resultado, el empuje elevaría la parte superior del fuste (10). De modo inverso, para disminuir la longitud del fuste (10), con el flotador (6) desacoplado y el bloqueo (33) desactivado, desciende por peso la parte superior del fuste (10); finalmente, tanto para el alargamiento como para el acortamiento del fuste(10), cuando se llegue a la posición deseada la computadora (8) activará de nuevo el bloqueo del fuste (33).In another embodiment of the invention, the coupler coupling system (7) can be used as part of the tidal adjustment system. We can transmit the thrust to extend the shaft (10), stopping the transmission of this thrust to the active mass (3) and releasing the blockage (33) of the shaft; as a result, the thrust would raise the top of the shaft (10). Conversely, to decrease the length of the shaft (10), with the float (6) disengaged and the lock (33) deactivated, the upper part of the shaft (10) descends by weight; finally, both for lengthening and for shortening the shaft (10), when the desired position is reached, the computer (8) will activate the shaft lock (33) again.
ComputadoraComputer
La Computadora (8) es la encargada de regir y coordinar, todas las operaciones que conforman los procesos del módulo convertidor. Recibe la información del estado del proceso, mediante sus periféricos que serán principalmente sensores de movimiento y de posición; en función de esta información, emite las órdenes. Se especifican a continuación las principales órdenes que tiene que emitir durante un ciclo ordinario de generación y a que elementos las envía.The Computer (8) is in charge of governing and coordinating all the operations that make up the converter module processes. Receive information on the status of the process, through its peripherals that will be mainly motion and position sensors; Based on this information, issue the orders. The main orders that you have to issue during an ordinary generation cycle and to which items you send them are specified below.
- Acople y desacople, al mecanismo de acoplamiento (26), en función del estado del ciclo de ola.- Coupling and decoupling, to the coupling mechanism (26), depending on the state of the wave cycle.
- Bloqueo, al trinquete (31), del movimiento vertical descendente del conjunto- Locking, to the ratchet (31), of the downward vertical movement of the assembly
generador ((3) y (4)), durante la fase de ascenso de dicho conjunto.generator ((3) and (4)), during the ascent phase of said set.
- Durante la fase de ascenso del conjunto generador ((3) y (4)) y dependiendo de la forma de realización: o bien, posición de mínima resistencia al flujo a los álabes móviles (17) del generador eléctrico (4) tipo turbomáquina; o bien, electroimanes desenergizados, en caso de optar por montar un generador eléctrico lineal.- During the ascent phase of the generator set ((3) and (4)) and depending on the embodiment: or, position of minimum resistance to flow to the mobile blades (17) of the electric generator (4) turbomachinery type ; or, electromagnet de-energized, if you choose to mount a linear electric generator.
- En el momento en que el conjunto generador ((3) y (4)), llega a una altura- At the moment when the generator set ((3) and (4)), reaches a height
determinada; en la forma de realización con generador eléctrico (4) tipodetermined; in the embodiment with electric generator (4) type
turbomáquina: ordena la posición de generación a los álabes móviles (17) del generador eléctrico (4). Inmediatamente ordena la liberación del movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), al trinquete (31). En la forma de realización con generador eléctrico lineal, excitación de los electroimanes, y liberación del movimiento descendente del conjunto generador, al trinquete (31).turbomachine: orders the generation position to the mobile blades (17) of the electric generator (4). He immediately orders the release of the downward movement of the generator set ((3) and (4)), to the ratchet (31). In the embodiment with a linear electric generator, excitation of the electromagnets, and release of the downward movement of the generator set, to the ratchet (31).
- Durante la fase de descenso-generación: regulación de la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)), mediante el freno (41); especial importancia de la regulación de velocidad residual del conjunto generador ((3) y (4)), en el tramo final de su recorrido.- During the descent-generation phase: regulation of the descent speed of the generator set ((3) and (4)), by means of the brake (41); Particular importance of the regulation of residual speed of the generator set ((3) and (4)), in the final section of its route.
- Adecuación de la electricidad que entrega el módulo, a los transformadores (35).- Adaptation of the electricity delivered by the module to the transformers (35).
La computadora (8) rige otros procesos como: el ajuste a la altura de marea, los del sistema de seguridad, o la emisión y recepción de datos a puntos remotos.The computer (8) governs other processes such as: tidal height adjustment, security system settings, or data transmission and reception to remote points.
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Sistema de seguridadSecurity system
Si se registran por los periféricos de la computadora (8), valores anormales en el funcionamiento del módulo, que estén registrados como dañinos (como durante tormentas), la computadora (8) enviará órdenes para evitar estos daños; puede por ejemplo, dejar el módulo desconectado del flotador (6) permanentemente.If they are registered by the computer peripherals (8), abnormal values in the operation of the module, which are registered as harmful (as during storms), the computer (8) will send orders to avoid these damages; You can, for example, leave the module disconnected from the float (6) permanently.
Es una ventaja, que el sistema de seguridad, frente a tormentas y condiciones extremas, sea el mismo sistema de funcionamiento normal del módulo.It is an advantage, that the safety system, against storms and extreme conditions, be the same normal operating system of the module.
Descripción de la forma de realización preferidaDescription of the preferred embodiment
Anclaje al lecho marinoAnchorage to the seabed
Se instalará una base de hormigón armado (37) en el fondo del mar. El módulo tiene un punto de anclaje al lecho marino (9), trabajando como una rótula sobre esta base. De este punto, parte el fuste (10).A reinforced concrete base (37) will be installed at the bottom of the sea. The module has an anchor point to the seabed (9), working as a kneecap on this base. From this point, the shaft (10) starts.
Estructura de soporteSupport structure
La estructura de soporte (1) se fabrica en acero inoxidable. Del punto de anclaje al lecho marino (9), parte el primer tramo del fuste de diámetro D-,, mayor que el D2, a fin de que se pueda alojar en parte, el uno en el otro. Entre los dos tramos se dispone una junta dinámica lineal (34), polimérica, impermeable y resistente al agua salada. El tramo Di tiene un bloqueo (33) automático, regido por la computadora (8), que impide o libera el movimiento entre los dos tramos del fuste (10).The support structure (1) is made of stainless steel. From the anchor point to the seabed (9), the first section of the shaft of diameter D- ,, is larger than the D2, so that it can be partially accommodated, one in the other. Between the two sections there is a linear dynamic joint (34), polymeric, waterproof and resistant to salt water. The Di section has an automatic lock (33), governed by the computer (8), which prevents or releases movement between the two sections of the shaft (10).
La estructura de soporte (1) en su tramo superior, tiene forma troncocónica invertida (13), orientando así la ola ascendente hacia el flotador (6). En este troncocono invertido (13) se alojan los transformadores (35).The support structure (1) in its upper section has an inverted truncated conical shape (13), thus directing the rising wave towards the float (6). Transformers (35) are housed in this inverted trunk (13).
Plano cojinetePlain bearing
Plano cojinete (12): la función de este elemento mecánico, es permitir el giro en el plano situado entre: la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14).Bearing plane (12): the function of this mechanical element is to allow the rotation in the plane between: the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14).
En la forma de realización preferida, la pieza se ejecuta como un cojinete de bolas de doble dirección, con varias hileras de bolas. Entre los elementos del mecanismo, en su parte expuesta al mar, se dispondrán juntas de material polimérico, para asegurar su estanquidad.In the preferred embodiment, the piece is executed as a double direction ball bearing, with several rows of balls. Among the elements of the mechanism, in its exposed part to the sea, polymeric material joints will be arranged to ensure its tightness.
GeneradorGenerator
Se elige para la forma de realización preferida, el generador eléctrico (4) tipo turbomáquina, implementando una turbina de flujo axial.For the preferred embodiment, the turbomachine type electric generator (4) is implemented, implementing an axial flow turbine.
El generador eléctrico (4) es una turbina de álabes orientables (17); estos álabes tienen una posición de m ínima resistencia al flujo, durante la fase de ascenso, y otra posición de turbinado, durante la fase de descenso-generación.The electric generator (4) is a turbine of adjustable blades (17); These blades have a minimum flow resistance position, during the ascent phase, and another turbination position, during the descent-generation phase.
El generador eléctrico (4) realiza su movimiento vertical, guiado por el eje central (2) y se apoya en la masa activa (3), la cual realiza la función de bastidor para él. Generador eléctrico (4) y masa activa (3) tienen un movimiento solidario durante todo el proceso, yThe electric generator (4) performs its vertical movement, guided by the central axis (2) and rests on the active mass (3), which performs the function of a frame for it. Electric generator (4) and active mass (3) have a solidarity movement throughout the process, and
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se dispone entre ellos un material elastómero (20), destinado a aislar el generador eléctrico (4) frente las vibraciones, tanto de la masa activa (3), como del difusor inferior (18).an elastomeric material (20) is arranged between them, intended to isolate the electric generator (4) against vibrations, both of the active mass (3), and of the lower diffuser (18).
La masa activa (3) cuenta con unos brazos de soporte (21), en los que se fijan los puntos de anclaje (19); estos brazos conectan con el bastidor donde se apoya el generador eléctrico (4).The active mass (3) has support arms (21), in which the anchor points (19) are fixed; These arms connect to the frame where the electric generator is supported (4).
El eje central (2) es hueco; en ese hueco se aloja el cable de extracción (16) de la energía eléctrica, que se genera en el generador eléctrico (4). Este cable de extracción (16) tiene una longitud suficiente para acompañar el movimiento de ascenso y descenso del generador eléctrico (4) y cuenta con un carrete para recoger el exceso de longitud, dependiendo de la fase del ciclo en la que nos encontremos.The central axis (2) is hollow; In this hole, the extraction cable (16) of the electric energy is housed, which is generated in the electric generator (4). This extraction cable (16) has a length sufficient to accompany the movement of ascent and descent of the electric generator (4) and has a reel to collect the excess length, depending on the phase of the cycle in which we are.
El cable de extracción (16) entrega la energía a los transformadores (35), alojados en el troncocono invertido (13).The extraction cable (16) delivers the energy to the transformers (35), housed in the inverted trunk (13).
Masa activaActive mass
La masa activa (3) tiene como función, atesorar energía potencial gravitatoria, por tanto, ha de ser de un material pesado, económico y resistente. Para la forma de realización preferida, es hormigón armado, recubriendo su superficie inferior, con un material polimérico con capacidad de absorción de energía mecánica al choque. En su superficie de contacto con las paredes verticales de la carcasa estanca al agua (5), la masa activa (3) se reviste de un material de mínima fricción, como el teflón.The active mass (3) has as a function, to treasure gravitational potential energy, therefore, it must be of a heavy, economical and resistant material. For the preferred embodiment, it is reinforced concrete, covering its lower surface, with a polymeric material capable of absorbing mechanical energy from shock. On its surface of contact with the vertical walls of the waterproof housing (5), the active mass (3) is coated with a minimum friction material, such as Teflon.
Una vez definido el material, se pasa a definir la forma. La masa activa (3) cae sobre el fluido bajo ella, a modo de émbolo en un pistón. El flujo es orientado al eje del sistema, que pasa por el centro de gravedad de la masa activa (3). Ahí se sitúa la turbina del generador eléctrico (4). Nos interesa que ese flujo pase a la máxima velocidad posible por la turbina. Basándonos en el principio de Bernoulli, la forma de la masa activa (3) será de toroide, siendo la superficie inferior de este toroide, troncocónica. De este modo, el flujo será canalizado a través de la sección en disminución de la masa activa (3), hasta su turbinado.Once the material is defined, the shape is defined. The active mass (3) falls on the fluid under it, as a piston in a piston. The flow is oriented to the axis of the system, which passes through the center of gravity of the active mass (3). There is the turbine of the electric generator (4). We are interested that this flow passes at the maximum possible speed through the turbine. Based on Bernoulli's principle, the shape of the active mass (3) will be a toroid, the lower surface of this toroid being conical. In this way, the flow will be channeled through the decreasing section of the active mass (3), until it is turbinated.
Para esta realización, la masa activa (3) está anclada en dos puntos (19) al sistema acople-desacople (7); en otras configuraciones pueden ser cuatro o más, siempre guardando la simetría.For this embodiment, the active mass (3) is anchored at two points (19) to the coupling-decoupling system (7); in other configurations they can be four or more, always keeping the symmetry.
Carcasa estanca al aguaWaterproof case
La carcasa estanca al agua (5) tiene forma cilíndrica y está coronada por una cubierta (25) de forma cónica. Está ejecutada en acero inoxidable.The waterproof case (5) has a cylindrical shape and is crowned by a conical cover (25). It is executed in stainless steel.
Como su nombre indica, es estanca al agua y cuenta con válvulas (24), en caso de querer regular la presión del fluido (aire) que aloja.As the name implies, it is waterproof and has valves (24), in case you want to regulate the pressure of the fluid (air) it houses.
Nombramos como punto de límite de estanqueidad (23), a los puntos en los que la carcasa estanca se comunica con elementos exteriores. En la realización preferida, son los dos orificios superiores, cercanos a la cubierta (25) por donde entran sendos cables transmisores (30), del sistema acople-desacople (7), y otro orificio en su base (14), por donde el eje (2) da salida al cable de extracción (16) de energía eléctrica. En estos puntos sensibles, donde cambia la condición de estanqueidad, hay que disponer juntas dinámicas lineales (34), que preserven la estanqueidad hidráulica en el interior de laWe named as the limit point of tightness (23), at the points where the waterproof housing communicates with external elements. In the preferred embodiment, they are the two upper holes, close to the cover (25) through which transmit cables (30), of the coupling-decoupling system (7), and another hole in its base (14), where the shaft (2) outputs the extraction cable (16) of electric power. In these sensitive points, where the sealing condition changes, it is necessary to have linear dynamic joints (34), which preserve the hydraulic seal inside the
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carcasa, estas juntas se ejecutan con polímeros de buenas cualidades mecánicas y resistentes a un entorno salino.housing, these joints are executed with polymers of good mechanical qualities and resistant to a saline environment.
Aunque no son estrictamente partes de la carcasa estanca, la misma en su exterior tiene soldados dos conductos protectores (22), que protegen parte del sistema acople- desacople, de las inclemencias del tiempo. Son una transición entre las condiciones de exposición al medio marino y la estanqueidad en el interior de la carcasa estanca al agua (5).Although they are not strictly parts of the watertight housing, the same outside has two protective ducts (22), which protect part of the coupling system, from the weather. They are a transition between the conditions of exposure to the marine environment and the tightness inside the waterproof housing (5).
A pesar de que en esta realización preferida, se propone el acero como material para la carcasa estanca (5), hay materiales compuestos, como la fibra de vidrio, o la fibra de carbono, que podrían ser de aplicación, con buenos resultados.Although in this preferred embodiment, steel is proposed as a material for the waterproof housing (5), there are composite materials, such as fiberglass, or carbon fiber, which could be applicable, with good results.
Sistema de acople-desacopleCoupling-decoupling system
En esta realización preferida, por simplificar, el sistema acople desacople (7), tiene dos puntos de anclaje a la masa activa (19). No olvidar la simetría del sistema que estamos explicando.In this preferred embodiment, for simplicity, the decoupling system (7) has two anchor points to the active mass (19). Do not forget the symmetry of the system we are explaining.
El flotador (6) soporta la estructura malla (27) y esta a su vez, tiene ligado el mecanismo de acoplamiento (26), materializado en un embrague que acopla y desacopla una mordaza (29) hidráulica, del cable transmisor (30). El empuje que se produce en el flotador (6) durante el ascenso de ola, se transmite al cable transmisor (30), que funcionará principalmente como cable de tracción. El cable transmisor (30) deberá tener un tratamiento exterior frente al agua salada, como un impregnado en plástico.The float (6) supports the mesh structure (27) and this, in turn, has the coupling mechanism (26), materialized in a clutch that engages and disengages a hydraulic jaw (29) of the transmitter cable (30). The thrust that occurs in the float (6) during the wave rise is transmitted to the transmitter cable (30), which will function primarily as a traction cable. The transmitter cable (30) must have an external treatment against salt water, such as plastic impregnated.
Las tensiones del cable transmisor (30), pasan por conjunto de poleas, las cuales apoyan sus ejes en una estructura pórtico simple (38), empotrada en dos puntos, a la cara superior del plano cojinete (12). La viga superior de la estructura pórtico simple (38), se sitúa dentro de la carcasa estanca y los puntos de intersección entre esta estructura y la carcasa estanca al agua (5), tendrán que ser tratados para mantener la estanqueidad.The tensions of the transmitter cable (30) pass through a set of pulleys, which support their axes in a simple gantry structure (38), embedded in two points, to the upper face of the bearing plane (12). The upper beam of the simple gantry structure (38), is located inside the waterproof housing and the points of intersection between this structure and the waterproof housing (5), will have to be treated to maintain the tightness.
Los elementos básicos que definen este sistema son:The basic elements that define this system are:
Carrete (32), que tiene como principal función recoger y soltar longitud de cable transmisor (30) conformemente al proceso. Está alojado en el conducto protector (22).Reel (32), whose main function is to collect and release length of transmitter cable (30) according to the process. It is housed in the protective conduit (22).
Polea inferior (39): es la polea más cercana a la base de la carcasa estanca (14), y está expuesta al ambiente marino, con lo que hay que disponer una protección frente al mismo, por ejemplo, una carcasa de recubrimiento de pvc.Lower pulley (39): it is the pulley closest to the base of the watertight housing (14), and is exposed to the marine environment, so it is necessary to provide a protection against it, for example, a pvc coating housing .
Polea superior (40): está situada en la parte alta de la estructura pórtico simple (38), alojada en la parte alta del conducto protector (22). El cable transmisor (30) al salir de ella, pasa por el punto límite de estanqueidad (23) y llega al trinquete (31).Upper pulley (40): it is located in the upper part of the simple gantry structure (38), housed in the upper part of the protective duct (22). The transmitter cable (30) when leaving it, passes through the sealing limit point (23) and reaches the ratchet (31).
El trinquete (31) y el freno (41), se encuentran alojados dentro de la carcasa estanca al agua (5), lo que favorecerá su durabilidad.The ratchet (31) and the brake (41), are housed inside the waterproof housing (5), which will favor its durability.
El cable transmisor (30) sale del trinquete (31) y llega al punto de anclaje de la masa activa (19). La masa activa recibe las tensiones del cable transmisor (30) en ese punto y a través de sus brazos de soporte (21), la reparte en su estructura interna.The transmitter cable (30) leaves the ratchet (31) and reaches the anchor point of the active mass (19). The active mass receives the tensions of the transmitter cable (30) at that point and, through its support arms (21), distributes it in its internal structure.
Los procesos del sistema acople-desacople (7), son regidos por la computadora (8).The processes of the coupling-decoupling system (7) are governed by the computer (8).
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FlotadorFloat
El Flotador (6) tiene forma toroidal y está ejecutado en un material polimérico, ligero, con buena resistencia mecánica y resistente a la corrosión. Este tipo de material, permite una gran libertad en cuanto a la creación de la geometría del flotador(6). El flotador (6) cuenta además con una válvula (28), que permite regular, la presión del fluido que contiene, o cambiar el propio fluido, si se desea. Este fluido en la forma de realización preferida es aire. El flotador (6) tiene unos rebajes en su superficie, destinados a encajar la estructura malla (27), la cual a su vez soporta el mecanismo de acoplamiento (26) con su mordaza (29).The Float (6) has a toroidal shape and is executed in a lightweight, polymeric material with good mechanical resistance and corrosion resistance. This type of material allows great freedom in terms of creating the float geometry (6). The float (6) also has a valve (28), which allows regulating the pressure of the fluid it contains, or changing the fluid itself, if desired. This fluid in the preferred embodiment is air. The float (6) has recesses on its surface, intended to fit the mesh structure (27), which in turn supports the coupling mechanism (26) with its jaw (29).
Sistema de ajuste a la altura de mareaTidal height adjustment system
Para la realización preferida, de los dos sistemas explicados anteriormente, se utilizará el que utiliza el sistema acople-desacople (7).For the preferred embodiment, of the two systems explained above, the one using the coupling-decoupling system (7) will be used.
ComputadoraComputer
La Computadora (8) es un ordenador, compuesto de su hardware, software y elementos periféricos; estos periféricos le aportan la información del proceso, principalmente: posición, velocidad y aceleración, de los elementos del módulo.The Computer (8) is a computer, composed of its hardware, software and peripheral elements; These peripherals provide you with the process information, mainly: position, speed and acceleration, of the module elements.
Los elementos periféricos son sensores de movimiento y de posición, aportan la información, que es interpretada por el software. El software es previamente calibrado con los parámetros de funcionamiento, evalúa los datos aportados por los sensores y emite las órdenes básicas de funcionamiento, en función de estos datos.The peripheral elements are motion and position sensors, they provide the information, which is interpreted by the software. The software is previously calibrated with the operating parameters, evaluates the data provided by the sensors and issues the basic operating orders, based on this data.
La computadora (8) se aloja en la base inferior de la carcasa estanca (14).The computer (8) is housed in the lower base of the waterproof case (14).
Sistema de generación eléctrica a partir de varios módulos convertidoresPower generation system from several converter modules
Se pueden usar varios módulos convertidores como el que estamos describiendo para lograr una generación conjunta, a partir de las generaciones individuales de cada módulo.You can use several converter modules like the one we are describing to achieve a joint generation, from the individual generations of each module.
Funcionamiento (Descripción de un ciclo de generación (Figura 9)Operation (Description of a generation cycle (Figure 9)
Valle de ola (Figura 9.1)Wave Valley (Figure 9.1)
Partimos de la situación de reposo y valle de ola. Tenemos el conjunto generador (es decir la masa activa (3) y el generador eléctrico (4)), apoyados en la base de la carcasa estanca (14). El flotador (6) está apoyado en la superficie del agua.We start from the situation of rest and wave valley. We have the generator set (ie the active mass (3) and the electric generator (4)), supported by the base of the waterproof housing (14). The float (6) is supported on the surface of the water.
El sistema acople-desacople (7) en este momento, mantiene el flotador (6) desacoplado del resto del módulo (al menos en dirección vertical).The coupling-decoupling system (7) at this time, keeps the float (6) decoupled from the rest of the module (at least in the vertical direction).
Acople (Figura 9.2)Coupling (Figure 9.2)
Inmediatamente después de un valle, comienza el ascenso de ola. Los periféricos informan a la computadora (8) de esta situación y esta envía la orden de conexión al mecanismo de acoplamiento (26), que mediante el cierre de su mordaza (29), se acopla al cable transmisor (30), quedando así acoplado el flotador (6) al resto del módulo. Los álabes orientables (17) del generador eléctrico (4), se disponen en su posición de mínima resistencia al flujo (Figura 9.3).Immediately after a valley, the rise of the wave begins. The peripherals inform the computer (8) of this situation and this sends the connection order to the coupling mechanism (26), which, by closing its jaw (29), is coupled to the transmitter cable (30), thus being coupled the float (6) to the rest of the module. The adjustable blades (17) of the electric generator (4) are arranged in their position of minimum resistance to flow (Figure 9.3).
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Ascenso de ola. (Figura 9.4)Rise of the wave (Figure 9.4)
La ola está ascendiendo y en el flotador (6) se produce un empuje que se transmite hasta la masa activa (3), mediante el cable transmisor (30). Cuando este empuje sea suficiente, el conjunto generador (masa activa (3) y generador eléctrico (4)), ascenderá guiado por el eje (2), hasta un momento próximo al de cresta de ola.The wave is rising and in the float (6) there is a thrust that is transmitted to the active mass (3), using the transmitter cable (30). When this thrust is sufficient, the generator set (active mass (3) and electric generator (4)) will be guided by the axis (2), until a moment close to the wave crest.
Cresta de ola. Desacople (Figura 9.5)Wave Crest Disconnect (Figure 9.5)
A partir del momento de cresta de ola, sobreviene el descenso de la ola. Los periféricos informan de esta situación a la computadora (8) la cual envía la orden de desacople al mecanismo de acoplamiento (26), abriendo su mordaza (29) y desacoplando, al menos en dirección vertical, el flotador (6) del resto del módulo. El movimiento descendente del conjunto generador (masa activa (3) y generador eléctrico (4)) está bloqueado gracias al trinquete (31), conservando así la energía potencial gravitatoria, atesorada en el conjunto generador elevado.From the moment of wave crest, the descent of the wave ensues. The peripherals report this situation to the computer (8) which sends the decoupling order to the coupling mechanism (26), opening its jaw (29) and decoupling, at least in the vertical direction, the float (6) from the rest of the module. The downward movement of the generator set (active mass (3) and electric generator (4)) is blocked thanks to the ratchet (31), thus preserving the gravitational potential energy, treasured in the elevated generator set.
Descenso de ola (Figura 9.6)Wave Descent (Figure 9.6)
El conjunto generador ((3) y (4)) mantiene su posición elevada. El flotador (6) que está desacoplado del resto del módulo, desciende apoyado en la superficie del agua, hasta llegar al siguiente valle de ola.The generator set ((3) and (4)) maintains its elevated position. The float (6) that is decoupled from the rest of the module, descends on the surface of the water, until it reaches the next wave valley.
Nuevo acople y ascenso de olaNew coupling and wave rise
Se repite la operación de acople descrita anteriormente, para la situación valle de ola, como el ascenso del conjunto masa activa (3) y generador eléctrico (4).The coupling operation described above is repeated for the wave valley situation, such as the ascent of the active mass assembly (3) and electric generator (4).
Tras un número de ciclos de ola, el conjunto generador ((3) y (4)) llega a una altura determinada, que llamamos altura de generación (hG), considerada propicia para iniciar el proceso de generación.After a number of wave cycles, the generator set ((3) and (4)) reaches a certain height, which we call generation height (hG), considered suitable for starting the generation process.
Altura de generación (Figura 9.7)Generation Height (Figure 9.7)
El conjunto generador (masa activa (3) y generador eléctrico (4)), ya ha alcanzado la altura de generación (ha), los periféricos transmiten esta información a la computadora (8). La computadora entonces: envía la orden de desacople del flotador (6), al mecanismo de acoplamiento (26); envía la orden de posición de generación, a los álabes orientables (17) del generador eléctrico (4) y la orden de liberación del movimiento vertical del conjunto generador ((3) y (4)), enviada al trinquete (31).The generator set (active mass (3) and electric generator (4)), has already reached the height of generation (ha), the peripherals transmit this information to the computer (8). The computer then: sends the decoupling command of the float (6), to the coupling mechanism (26); sends the generation position order, to the adjustable blades (17) of the electric generator (4) and the order of release of the vertical movement of the generator set ((3) and (4)), sent to the ratchet (31).
Descenso-Generación (Figura 9.8)Descent-Generation (Figure 9.8)
El generador eléctrico (4) es un dispositivo que convierte la energía mecánica, en energía eléctrica. Es un generador de corriente alterna. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme. Este movimiento de rotación de las espiras, es producido por el movimiento de los álabes (17) de una turbina, propiciado por el paso de un fluido (en este caso el aire) a través de ella. Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través ella, cambia con el tiempo, con lo que moveremos electrones: producimos una fuerza electromagnéticaThe electric generator (4) is a device that converts mechanical energy into electrical energy. It is an alternating current generator. The simplest generator consists of a rectangular loop that rotates in a uniform magnetic field. This rotation movement of the turns is produced by the movement of the blades (17) of a turbine, caused by the passage of a fluid (in this case the air) through it. When the loop rotates, the magnetic field flow through it changes over time, which will move electrons: we produce an electromagnetic force
La fuerza electromagnética producida: fem = qv x B, es función de la velocidad con que gira la espira en el campo magnético, a mayor velocidad, mayor generación electromagnética, y esta velocidad vendrá determinada por el giro de los álabes (17); losThe electromagnetic force produced: fem = qv x B, is a function of the speed with which the spiral rotates in the magnetic field, at higher speed, greater electromagnetic generation, and this speed will be determined by the rotation of the blades (17); the
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álabes (17) tendrán una velocidad de giro (VALabes), función de la velocidad de circulación del fluido a través de ellos (VfLuido). Este flujo, de velocidad (VfLuido), se produce por la diferencia de presiones existente, entre los puntos del fluido situados bajo el conjunto generador ((3) y (4)), llamada PFLB, frente a la presión de los puntos sobre él, llamadablades (17) will have a rotation speed (VALabes), a function of the speed of circulation of the fluid through them (VfLuido). This flow, of velocity (VfLuido), is produced by the difference in existing pressures, between the points of the fluid located under the generator set ((3) and (4)), called PFLB, against the pressure of the points on it call
P FLS.P FLS.
Esta fuerza electromagnética (fem) se canaliza mediante los cables de extracción (16), que van a los transformadores (35) y de ahí a un nuevo transformador, o a la red de consumo.This electromagnetic force (fem) is channeled through the extraction cables (16), which go to the transformers (35) and from there to a new transformer, or to the consumption network.
En la fase de descenso-generación, partimos de la situación inicial, con el conjunto generador ((3) y (4)), en su posición de altura de generación (hG), con el flotador (6) desacoplado, sin tener en cuenta el efecto de ninguna válvula de la carcasa estanca (24) y con el movimiento vertical del conjunto generador restringido por el trinquete (31). Idealizamos las presiones iniciales del fluido bajo y sobre el conjunto generador iguales, Pfls 0 = Pfli 0 (Figura 9.7).In the phase of descent-generation, we start from the initial situation, with the generator set ((3) and (4)), in its position of generation height (hG), with the float (6) decoupled, without having in it counts the effect of any valve of the waterproof housing (24) and with the vertical movement of the generator set restricted by the ratchet (31). We idealize the initial pressures of the same low fluid and on the generator set, Pfls 0 = Pfli 0 (Figure 9.7).
Al liberar el movimiento vertical del conjunto generador ((3) y (4)) desde el trinquete (31), la presión del fluido inferior se ve aumentada por la fuerza del peso de dicho conjunto (MG), siendo PFLB 1 > PFLS 1. Esta diferencia de presiones en cada momento del descenso- generación, origina el flujo a través del generador eléctrico (4).By releasing the vertical movement of the generator set ((3) and (4)) from the ratchet (31), the lower fluid pressure is increased by the force of the weight of said set (MG), PFLB 1> PFLS 1 being This pressure difference at each moment of the descent-generation, causes the flow through the electric generator (4).
El peso del conjunto generador (MG) es una fuerza conocida de un campo gravitatorio; si el sistema puede suponerse vertical, podemos optimizar más fácilmente el resto de parámetros, para maximizar la generación eléctrica.The weight of the generator set (MG) is a known force of a gravitational field; If the system can be assumed vertically, we can more easily optimize the rest of the parameters, to maximize power generation.
El módulo de flotabilidad desacoplable, permite obtener este predecible sistema de fuerzas, independiente del flotador (6).The decoupling buoyancy module allows to obtain this predictable force system, independent of the float (6).
El sistema acople-desacople (7) está equipado con un freno (41), con el que se puede regular la velocidad del conjunto generador ((3) y (4)). Este freno (41) tiene gran importancia en el tramo final del recorrido del conjunto generador ((3) y (4)), ya que tiene la función de eliminar su movimiento residual y así evitar todo impacto con la base de la carcasa estanca (14). Esta base, en su superficie de contacto con la masa activa (3), dispone una capa de material elastómero (20), para apoyo y absorción de vibraciones.The coupling-decoupling system (7) is equipped with a brake (41), with which the speed of the generator set ((3) and (4)) can be regulated. This brake (41) is very important in the final section of the generator set ((3) and (4)), since it has the function of eliminating its residual movement and thus avoiding any impact with the base of the watertight housing ( 14). This base, on its surface of contact with the active mass (3), has a layer of elastomeric material (20), for support and vibration absorption.
Vuelta a la posición inicial.Return to starting position.
El conjunto generador ((3) y (4)), ha realizado su descenso de manera independiente al flotador (6), bajo un sistema de fuerzas diferente.The generator set ((3) and (4)), has made its descent independently to the float (6), under a different force system.
En el siguiente valle de ola, nos encontramos de nuevo en la situación inicial.In the next wave valley, we are again in the initial situation.
Descripción de las figurasDescription of the figures
Figura 1 - Vista general en perspectiva, de un módulo convertidor.Figure 1 - General perspective view of a converter module.
Figura 2 - Vista de una sección por plano de simetría, de la estructura de soporte (1). Se pueden observar numerados los siguientes elementos:Figure 2 - View of a section by plane of symmetry, of the support structure (1). The following elements can be seen numbered:
Anclaje al lecho marino (9)Anchorage to the seabed (9)
Fuste (10)Fuste (10)
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Base superior de la estructura de soporte (11)Upper base of the support structure (11)
Superficie troncocónica invertida (13)Inverted truncated conical surface (13)
Bloqueo (33)Lock (33)
Junta dinámica lineal (34)Linear Dynamic Joint (34)
Base de hormigón armado (37)Reinforced concrete base (37)
Figura 3 - Vista de una sección por plano de simetría del módulo. En esta sección se aprecia el plano cojinete (12), que permite el giro entre la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14).Figure 3 - View of a section by plane of symmetry of the module. This section shows the bearing plane (12), which allows the rotation between the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14).
Figura 4 - Vista de una sección, ilustrando en detalle la forma de la masa activa (3). También se indican numéricamente los siguientes elementos:Figure 4 - View of a section, illustrating in detail the shape of the active mass (3). The following elements are also numerically indicated:
Eje (2)Shaft (2)
Base inferior de la carcasa estanca (14)Bottom base of the waterproof case (14)
Cables de extracción (16)Extraction Cables (16)
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Figura 5 - Ilustra el generador eléctrico (4) en sus dos posiciones. En la figura 5.1 se muestra la posición de mínima resistencia al flujo, y en la 5.2 la posición de descenso- generación. Están señalados los elementos siguientes:Figure 5 - Illustrates the electric generator (4) in its two positions. Figure 5.1 shows the position of minimum resistance to flow, and in 5.2 the position of descent-generation. The following elements are indicated:
Álabes orientables (17)Adjustable blades (17)
Difusor inferior (18)Bottom diffuser (18)
Material elastómero (20)Elastomer material (20)
Brazos de soporte (21)Support arms (21)
Figura 6 - Muestra una sección de la carcasa estanca al agua (5). Se señalan los elementos siguientes:Figure 6 - Shows a section of the waterproof housing (5). The following elements are indicated:
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador eléctrico (4)Electric generator (4)
Cable de extracción (16)Extraction Cable (16)
Conductos protectores (22)Protective Ducts (22)
Punto límite de estanqueidad (23), en detalles ampliados.Sealing limit point (23), in extended details.
Válvulas carcasa estanca (24)Watertight housing valves (24)
Cubierta (25)Deck (25)
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Cable transmisor (30)Transmitter Cable (30)
Junta dinámica lineal (34)Linear Dynamic Joint (34)
Figura 7 - Ilustra el flotador. Se observa una sección del flotador (6) por un plano que contiene a los mecanismos de acoplamiento (26).Figure 7 - Illustrates the float. A section of the float (6) is observed along a plane containing the coupling mechanisms (26).
La figura muestra también una vista en planta del flotador (6), con detalle de un mecanismo de acoplamiento (26), con la mordaza (29) y el cable transmisor (30) al que se acopla.The figure also shows a plan view of the float (6), in detail of a coupling mechanism (26), with the jaw (29) and the transmitter cable (30) to which it is coupled.
En la parte inferior de la figura se muestra una vista en perspectiva de la estructura malla (27).A perspective view of the mesh structure (27) is shown in the lower part of the figure.
Figura 8 - Muestra una sección del sistema acople-desacople (7). En la parte inferior de la figura se aprecia una vista de sección por un plano A, perpendicular al anterior. Se observa en detalle el mecanismo de acoplamiento (26), ilustrando el movimiento acople- desacople.Figure 8 - Shows a section of the coupling-decoupling system (7). In the lower part of the figure a sectional view can be seen along a plane A, perpendicular to the previous one. The coupling mechanism (26) is observed in detail, illustrating the coupling-disengagement movement.
Se pueden identificar los siguientes elementos:The following elements can be identified:
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Mecanismo de acoplamiento (26)Coupling Mechanism (26)
Mordaza (29)Gag (29)
Cable transmisor (30)Transmitter Cable (30)
Trinquete (31)Ratchet (31)
Carrete (32)Reel (32)
Estructura pórtico simple (38)Simple gantry structure (38)
Polea inferior (39)Lower Pulley (39)
Polea superior (40)Upper Pulley (40)
Freno (41)Brake (41)
Figura 9 - Muestra el funcionamiento de un ciclo de generación, por medio de secciones longitudinales y trasversales. Esta subdividida en 8 Figuras.Figure 9 - Shows the operation of a generation cycle, by means of longitudinal and transverse sections. It is subdivided into 8 figures.
Figura 9.1 Ilustra un valle de ola, con los elementos del módulo en situación inicial de reposo. En detalle se muestra la mordaza (29) en posición desacoplada del cable transmisor (30).Figure 9.1 Illustrates a wave valley, with the elements of the module in initial rest. In detail, the jaw (29) is shown in disengaged position of the transmitter cable (30).
Figura 9.2 Ilustra en detalle el movimiento de acople.Figure 9.2 Illustrates in detail the coupling movement.
Figura 9.3 Ilustra el movimiento del generador eléctrico (4) para disponer sus álabes orientables (17), en posición de mínima resistencia al flujo.Figure 9.3 Illustrates the movement of the electric generator (4) to place its adjustable blades (17), in a position of minimum resistance to flow.
En las figuras 9.1, 9.2 y 9.3 se aprecian numerados los elementos siguientes:The following elements are numbered in figures 9.1, 9.2 and 9.3:
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador eléctrico (4)Electric generator (4)
Flotador (6)Float (6)
Base inferior de la carcasa estanca (14)Bottom base of the waterproof case (14)
Álabes orientables (17)Adjustable blades (17)
Difusor inferior (18)Bottom diffuser (18)
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Mecanismo de acoplamiento (26)Coupling Mechanism (26)
Mordaza (29)Gag (29)
Cable transmisor (30)Transmitter Cable (30)
Figura 9.4 Muestra el módulo funcionando durante el ascenso de ola. El empuje está simbolizado, con la letra "E" y una flecha. En el detalle ampliado, se muestra el sentido del movimiento mediante flechas, en el cable transmisor (30), con el flotador (6) acoplado al resto del módulo. Están también indicados los elementos siguientes:Figure 9.4 Shows the module running during the wave ascent. The thrust is symbolized, with the letter "E" and an arrow. In the enlarged detail, the direction of movement is shown by arrows, on the transmitter cable (30), with the float (6) coupled to the rest of the module. The following elements are also indicated:
Eje (2)Shaft (2)
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador eléctrico (4)Electric generator (4)
Trinquete (31)Ratchet (31)
Freno (41)Brake (41)
Figura 9.5 Ilustra el momento de una cresta de ola. En el detalle superior se observa la masa activa (3) y el generador eléctrico (4), conservando su elevación, gracias al trinquete (31). En el detalle inferior se ilustra el movimiento de desacople del flotador (6), inmediatamente posterior al momento cresta de ola.Figure 9.5 Illustrates the moment of a wave crest. In the upper detail you can see the active mass (3) and the electric generator (4), maintaining its elevation, thanks to the ratchet (31). In the lower detail the movement of decoupling of the float (6) is illustrated, immediately after the wave crest moment.
Figura 9.6 Ilustra el funcionamiento del módulo, durante el descenso de ola, con la masa activa (3) y el generador eléctrico (4), mantenidos en su posición elevada, por el trinquete (31). El flotador (6), desacoplado verticalmente de resto del módulo, desciende apoyado sobre la superficie descendente de la ola.Figure 9.6 Illustrates the operation of the module, during the wave descent, with the active mass (3) and the electric generator (4), held in its elevated position, by the ratchet (31). The float (6), decoupled vertically from the rest of the module, descends on the descending surface of the wave.
Figura 9.7 Muestra el momento previo a la generación, con el conjunto generador (masa activa (3) y generador eléctrico (4)), en su altura de generación (hG). Se indican las condiciones iniciales explicadas, con igual presión del fluido bajo y sobre el conjunto generador: PFLS 0 = PFLB 0. En la parte inferior derecha de la figura, se ilustra el generador eléctrico (4) disponiendo sus álabes orientables (17) en posición descenso-generación.Figure 9.7 Shows the moment before the generation, with the generator set (active mass (3) and electric generator (4)), in its generation height (hG). The initial conditions explained are indicated, with the same low fluid pressure and on the generator set: PFLS 0 = PFLB 0. In the lower right part of the figure, the electric generator (4) is shown, providing its adjustable blades (17) in descent-generation position.
Figura 9.8 Muestra el módulo durante la fase de descenso-generación. Está indicada la ubicación de la computadora (8) y de los transformadores (35).Figure 9.8 Shows the module during the descent-generation phase. The location of the computer (8) and the transformers (35) is indicated.
Están simbolizados:They are symbolized:
La fuerza electromotriz (fem)The electromotive force (fem)
5 La velocidad por el giro de los álabes (VALABES)5 The speed by the rotation of the blades (VALABES)
La velocidad de circulación del fluido (VFLUIDO)The fluid circulation speed (VFLUID)
Las presiones del fluido bajo (PFLB t) y sobre (PFLS t) el conjunto generador, en un momento 10 de la generación t.The fluid pressures under (PFLB t) and over (PFLS t) the generator set, at a time 10 of the generation t.
El peso del conjunto generador (MG)The weight of the generator set (MG)
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