ES2846998T3 - Un sistema de conversión de energía de las olas y un método para generar energía eléctrica a partir de la energía de las olas - Google Patents

Un sistema de conversión de energía de las olas y un método para generar energía eléctrica a partir de la energía de las olas Download PDF

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Abstract

Un sistema de conversión de energía de las olas (100a,b), dicho sistema que comprende: un flotador (101, 101a,b, 501a,b) y un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) unido de manera rotacional al flotador (101, 101a,b, 501a,b) mediante una unión de eje (105a,b, 505a,b); en donde la unión de eje (105a,b, 505a,b) permite un movimiento rotacional al menos parcialmente de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y del flotador (101, 101a,b, 501a,b) uno con relación a otro; en donde la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende un carrete de cable (103a,b) con un cable (104, 104a,b) que tiene una primera parte de extremo conectada al carrete de cable (103a,b) y una segunda parte de extremo, dicho carrete de cable (103a,b) es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para girar con la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c); en donde la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende un sistema de resorte, dicho sistema de resorte que comprende un resorte de torsión (510) con una primera parte de extremo conectada de manera no rotacional a la unión de eje (105a,b, 505a,b) y una segunda parte de extremo conectada de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), en donde al menos un modo de operación de conexión, una rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) aumenta una tensión en el resorte (510), al aplicar de esta manera un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b); y en donde la segunda parte de extremo del resorte de torsión (510) se configura para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en un primer modo de operación para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para desenrollar el cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) y para hacer girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en la dirección opuesta para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) mediante una liberación de la tensión del resorte (410); caracterizado porque el resorte de torsión (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para cambiar entre el primer modo de operación y un segundo modo de operación, en donde para el segundo modo de operación la segunda parte de extremo del resorte (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b).

Description

DESCRIPCIÓN
Un sistema de conversión de energía de las olas y un método para generar energía eléctrica a partir de la energía de las olas
Campo técnico:
La descripción se refiere a un sistema de conversión de energía de las olas y a un método para generar energía eléctrica a partir de la acción de las olas.
Antecedentes
El documento US 7,444,810 describe un sistema de conversión de energía de las olas en forma de un flotador pivotante accionado por palanca que transforma la subida y bajada de las olas en diferentes formas de energía. El sistema comprende un flotador unido de manera pivotante a un primer extremo de un brazo de palanca con el flotador en una primera posición horizontal en el mar y el brazo de palanca en una primera posición con un segundo extremo del brazo de palanca orientado hacia arriba fuera del océano y en donde el flotador y el brazo de palanca pueden cambiar a una posición vertical y sumergirse en el océano. El sistema comprende un componente de resorte que devuelve el brazo de palanca a su primera posición. El flotador tiene una abertura central que permite el paso de un segundo extremo del brazo de palanca y, el segundo extremo del brazo de palanca se une al lecho marino con un cable de longitud fija en donde el flotador pivotante y el brazo de palanca pueden cambiar la orientación del objeto estable sumergido. El sistema comprende además un generador en el flotador que se acciona mediante el movimiento pivotante del brazo de palanca que hace girar un eje rotatorio, de manera que la energía eléctrica se produce mediante la subida y bajada de las olas.
El documento US 2008/0272600 describe un desarrollo adicional del sistema descrito en el documento US 7,444,810. Para el sistema descrito en el documento US 2008/0272600, el brazo de palanca se sustituye por un alojamiento o carcasa de brazo de palanca, donde el generador eléctrico se dispone con el alojamiento de brazo de palanca y, donde también se dispone un sistema de resorte de torsión en el alojamiento de brazo de palanca para devolver el alojamiento de brazo de palanca a su posición inicial durante el movimiento del flotador mediante la subida y bajada de las olas.
El documento US 2011/018275 describe otro sistema de conversión de energía de las olas.
Para los sistemas descritos en el documento US 7,444,810 y en el documento US 2008/0272600, el segundo extremo del brazo de palanca se une al lecho marino con un cable de una longitud fija y, la posición del flotador dentro del mar variará con las mareas cambiantes, de manera que el flotador se encontrará más o menos sumergido en el mar, reduciendo la eficiencia general de conversión de energía del flotador.
Sería ventajoso tener un sistema de conversión de energía de las olas, que se pueda ajustar para operar a diferentes niveles del mar, lo que puede provocarse mediante cambios de marea.
Resumen
Es un objetivo de la invención proporcionar un sistema de conversión de energía de las olas ajustable, que pueda operar a diferentes niveles del mar.
Este objetivo se logra de acuerdo con un primer aspecto al proporcionar un sistema de conversión de energía de las olas que comprende:
un flotador y un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor unida de manera rotacional al flotador mediante una unión de eje, en donde la unión de eje permite un movimiento rotacional al menos parcialmente entre la carcasa de tambor y el flotador uno con relación a otro, y, en donde la carcasa de tambor comprende un carrete de cable con un cable que tiene una primera parte de extremo conectada al carrete de cable y una segunda parte de extremo, dicho carrete de cable es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor para girar con la carcasa de tambor.
En una modalidad, el tambor de generación de energía comprende un generador eléctrico dispuesto dentro de la carcasa de tambor para rotar o girar en respuesta a un movimiento de rotación de la carcasa de tambor.
En una modalidad, la unión de eje se conecta de manera fija al flotador y, la carcasa de tambor se conecta de manera rotacional a la unión de eje mediante una conexión estanca.
En una modalidad, el flotador se posiciona en el mar al tener una segunda parte de extremo del cable unida a una estructura sumergida al lecho marino.
Al tener el cable, que puede usarse para conectar el flotador al lecho marino, unido al flotador mediante un carrete de cable asegurado a la carcasa de tambor, la longitud del cable se puede ajustar fácilmente mediante la rotación de la carcasa de tambor, lo que resulta en el enrollado o desenrollado del cable en el carrete de cable. Por lo tanto, la longitud del cable se puede ajustar para seguir un cambio en el nivel del mar, de manera que el flotador se pueda posicionar en el mar para una máxima conversión de energía. En una modalidad, la carcasa de tambor comprende una parte de tambor cilindrica con dos tapas laterales dispuestas de manera opuesta.
En una modalidad, la unión de eje comprende dos partes de eje, una primera y una segunda parte de eje, donde cada parte de eje tiene un extremo conectado de manera fija al flotador y el otro extremo dispuesto dentro de la carcasa de tambor con el eje geométrico de cada parte de eje siguiendo el eje geométrico central de la carcasa de tambor, en donde la disposición de las partes de eje dentro de la carcasa de tambor permite una rotación de la carcasa de tambor con relación a las partes de eje.
En una modalidad, la primera parte de eje tiene un primer extremo conectado de manera fija al flotador y el otro extremo sostenido en el lado interior de una primera tapa lateral de la carcasa de tambor con uno o más cojinetes de bola, que puede ser un juego doble de cojinetes de bola y, la segunda parte de eje tiene un primer extremo conectado de manera fija al flotador y el otro extremo sostenido en el lado interior de una segunda tapa lateral de la carcasa de tambor con uno o más cojinetes de bola, que puede ser un juego doble de cojinetes de bola.
En una modalidad, la unión de eje se conecta de forma fija al flotador dentro de una abertura del flotador y, la carcasa de tambor se dispone de manera rotacional en la unión de eje dentro de dicha abertura.
En una modalidad, el flotador comprende dos brazos dispuestos de manera opuesta que definen una parte de dicha abertura con la unión de eje conectada de manera fija a los dos brazos.
En una modalidad, el flotador comprende una parte frontal que conecta los dos brazos y, la unión de eje se conecta a los dos brazos con la carcasa de tambor dispuesta de manera rotacional dentro de dichos dos brazos. La parte frontal puede conectar las primeras partes de extremo opuestas de los dos brazos.
En una modalidad, el flotador tiene sustancialmente forma de "U".
En una modalidad, la parte frontal o el extremo frontal del flotador tiene una forma curva.
En una modalidad, la parte posterior o las partes opuestas a la parte frontal del flotador tienen una forma curva.
En una modalidad, los brazos del flotador tienen una forma curva.
En una modalidad, la parte frontal tiene una superficie exterior que se orienta en dirección opuesta al tambor, el tambor y el flotador combinados tienen un centro de gravedad y, el centro del tambor se ubica a una distancia de la superficie exterior de la parte frontal que es más grande que la distancia desde el centro de gravedad a la superficie exterior de la parte frontal.
En una modalidad, la distancia desde el centro del tambor hasta el centro de gravedad es al menos el 5 % de la longitud total del flotador cuando se mide en la dirección de los brazos.
En una modalidad, la distancia desde el centro del tambor hasta el centro de gravedad no es más del 30 % ni más del 20 % de la longitud total del flotador cuando se mide en la dirección de los brazos.
En una modalidad, el carrete de cable tiene un radio que es mayor que la distancia entre el centro del tambor y el centro de gravedad.
En una modalidad, luego cuando el flotador se posiciona en una posición sustancialmente horizontal sobre el mar, el cable se extiende desde el carrete de cable para alcanzar la estructura sumergida con el cable orientado de frente a la parte frontal del flotador.
En una modalidad, el tambor se configura para enrollar el cable en el carrete de cable para obtener una tensión o tensión previa, que puede ser una tensión o tensión previa predeterminada, del cable cuando el flotador se posiciona en el mar al tener una segunda parte de extremo del cable unida a una estructura sumergida.
De acuerdo con la presente invención, la carcasa de tambor comprende un sistema de resorte, cuyo sistema de resorte comprende un resorte de torsión con una primera parte de extremo conectada de manera no rotacional a la unión de eje y una segunda parte de extremo conectada de manera operativa a la carcasa de tambor y, donde al menos un modo de operación de conexión, una rotación de la carcasa de tambor aumenta una tensión en el resorte, al aplicar de esta manera un torque a la unión de eje.
De acuerdo con la presente invención, la segunda parte de extremo del resorte de torsión se configura para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor en un primer modo de operación para aumentar una tensión en el resorte mediante la rotación de la carcasa de tambor en una dirección para desenrollar el cable del carrete de cable y, para hacer girar la carcasa de tambor en la dirección opuesta para enrollar el cable en el carrete de cable mediante una liberación de la tensión del resorte.
De acuerdo con la presente invención, el resorte de torsión se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor para cambiar entre el primer modo de operación y un segundo modo de operación, en donde para el segundo modo de operación, la segunda parte de extremo del resorte se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor para aumentar una tensión en el resorte mediante la rotación de la carcasa de tambor en una dirección para enrollar el cable en el carrete de cable.
En una modalidad, la carcasa de tambor comprende un sistema de resorte y un sistema de engranajes, cuyo sistema de resorte comprende un resorte de torsión con un primer extremo conectado de manera no rotacional a la unión de eje y un segundo extremo conectado de manera operativa a la carcasa de tambor a través del sistema de engranajes, dicho sistema de engranajes configurado para que esté en un primer modo de operación no rotacional con el segundo extremo del resorte de torsión mantenido en una posición fija con relación a la carcasa de tambor y, para que esté en un segundo modo de operación rotacional, en el que el sistema de engranajes se configura para hacer girar la carcasa de tambor con relación a la unión de eje y con relación al segundo extremo del resorte de torsión.
En una modalidad, cuando está en el modo de operación rotacional, el sistema de engranajes se configura para hacer girar la carcasa de tambor en una primera dirección con relación a la unión de eje para enrollar el cable en el carrete de cable y, cuando se ejerce una fuerza sobre el carrete de cable y la carcasa de tambor mediante una tensión en el cable, dicho sistema de engranajes se configura además para hacer girar el segundo extremo del resorte de torsión en una segunda dirección opuesta a la primera dirección con relación a la unión de eje, dicha rotación del segundo extremo del resorte de torsión aumenta una tensión en el resorte y un torque en la unión de eje.
En una modalidad, el sistema de engranajes comprende un sistema de discos con el segundo extremo del resorte de torsión asegurado a dicho sistema de discos, en donde el sistema de discos se dispone de manera rotacional con relación a la unión de eje y a la carcasa de tambor y, en donde una parte periférica exterior del sistema de discos contiene un motor con un eje de rotación, dicho eje de rotación contiene una primera rueda dentada que acopla una segunda rueda dentada conectada de manera fija a la carcasa de tambor, de manera que una rotación de dicho eje de motor hace girar la carcasa de tambor y el sistema de discos que mantiene el segundo extremo del resorte en direcciones opuestas uno con relación a otro.
Una o más modalidades reflejan que cuando el eje de motor gira en una primera dirección, la carcasa de tambor gira en una primera dirección con relación a la unión de eje para enrollar el cable en el carrete de cable y, cuando se ejerce una fuerza sobre el carrete de cable y la carcasa de tambor mediante una tensión en el cable, el sistema de discos que sostiene el segundo extremo del resorte gira en una segunda dirección opuesta a la primera dirección con relación a la unión de eje, dicha rotación del segundo extremo del resorte de torsión aumenta una tensión en el resorte y un torque en la unión de eje.
El torque en la unión de eje es una función de la fuerza ejercida por la tensión del resorte, que a su vez es una función de la tensión del cable en el carrete de cable y la carcasa de tambor. Por lo tanto, la tensión del cable se puede determinar como el torque en la unión de eje dividido por el radio del carrete de cable.
Una o más modalidades reflejan que cuando el sistema de engranajes está en el modo de operación no rotacional con el segundo extremo del resorte de torsión sujeto en una posición fija con relación a la carcasa de tambor, el segundo extremo del resorte de torsión sigue una rotación de la carcasa de tambor, de manera que una rotación de la carcasa de tambor en la dirección de desenrollado del cable del carrete de cable aumenta una tensión en el resorte y un torque en la unión de eje.
Al colocar el flotador en el mar, se debe generar una tensión o tensión previa en el cable mientras que al mismo tiempo se debe generar una tensión en el resorte. Para este propósito, el resorte de torsión se puede conectar de manera operativa a la carcasa de tambor para operar en el segundo modo de operación o rotacional, en el que el sistema de engranajes se configura para hacer girar la carcasa de tambor con relación a la unión de eje y con relación al segundo extremo del resorte de torsión.
Cuando el flotador se ha posicionado en el mar, el flotador se mueve hacia arriba y hacia abajo mediante las olas, movimiento que puede usarse para generar energía eléctrica. Para este propósito, el resorte de torsión se puede conectar de manera operativa a la carcasa de tambor para operar en el primer modo de operación o no rotacional, en el que el sistema de engranajes se configura para mantener el segundo extremo del resorte en una posición fija con relación a la carcasa de tambor.
En el primer modo de operación, cuando una ola levanta el flotador, el cable se desenrolla del carrete de cable y, con el segundo extremo del resorte sujeto de manera fija a la carcasa de tambor, el segundo extremo del resorte gira con el carrete de cable mientras aumenta una tensión adicional en el resorte. Cuando la ola vuelve a bajar, la tensión del resorte enrolla el cable en el carrete de cable.
En el segundo modo de operación, el sistema de engranajes puede hacer girar la carcasa de tambor con el carrete de cable y el segundo extremo del resorte en direcciones opuestas, de manera que cuando el sistema de engranajes hace girar la carcasa de tambor para enrollar el cable, el segundo extremo del resorte se puede hacer girar con una tensión que se genera en el resorte. Por lo tanto, para el primer y segundo modo de operación, la carcasa de tambor se hace girar en direcciones opuestas cuando se aumenta una tensión en el resorte.
En una modalidad, el tambor comprende un sistema sensor configurado para detectar un torque en la unión de eje.
En una modalidad, el sistema de conversión de energía comprende además un sistema de control configurado para controlar la rotación de la carcasa de tambor y el enrollado del carrete de cable en base al torque detectado o en base al menos parcialmente al torque detectado.
En una modalidad, el sistema de control se configura para determinar la tensión del cable en base al torque detectado y para controlar la rotación de la carcasa de tambor y el enrollado del carrete de cable hasta que se determina una tensión o tensión previa predeterminada para el cable.
En una modalidad, cuando el flotador se posiciona en el mar, el sistema de control se configura además para determinar la tensión del cable durante el movimiento de varias olas, comparar los valores de tensión obtenidos con la tensión previa predeterminada y, controlar la rotación de la carcasa de tambor para enrollar y/o desenrollar el cable en el carrete de cable para cambiar la tensión previa en el cable en base a dicha comparación
En una modalidad, el sistema de control se configura para controlar el modo de operación del sistema de engranajes.
En una modalidad, el sistema de control se configura para controlar la rotación de la carcasa de tambor al controlar la rotación del eje del motor.
En una modalidad, el resorte de torsión es un resorte de reloj y, el sistema de discos comprende dos discos dispuestos de manera opuesta con el resorte de reloj dispuesto entre dichos dos discos.
En una modalidad, la segunda rueda dentada es más grande que la primera rueda dentada.
En una modalidad, el sistema sensor comprende una serie de galgas extensométricas acopladas a la unión de eje dentro de la carcasa de tambor.
En una modalidad, el generador eléctrico se dispone para girar o rotar en una sola dirección.
En una modalidad, el tambor de generación de energía comprende además una transmisión por engranajes que interconecta la carcasa de tambor y el generador eléctrico.
En una modalidad, la transmisión por engranajes comprende un engranaje de aceleración. El engranaje de aceleración puede acelerar la rotación relativamente lenta del tambor en al menos 1:10 o al menos 1:20.
En una modalidad, la transmisión por engranajes comprende un engranaje unidireccional.
En una modalidad, la transmisión por engranajes comprende un embrague unidireccional.
En una modalidad, el generador eléctrico, el engranaje de aceleración, el engranaje unidireccional y el embrague unidireccional se encuentran todos centrados para el movimiento rotacional alrededor de un eje geométrico definido por la unión de eje.
En una modalidad, el tambor de generación de energía comprende además un volante conectado de manera operativa al generador eléctrico.
En una modalidad, el tambor comprende un sistema de detección de ángulo configurado para determinar el ángulo de rotación de la carcasa de tambor cuando la carcasa de tambor se gira o rota alrededor de la unión de eje desde una primera posición hasta una segunda posición. La primera posición puede alcanzarse cuando la carcasa de tambor deja de girar al desenrollar el cable del carrete de cable en respuesta a que el flotador se aleja de la estructura sumergida por el movimiento ascendente de la ola y, la segunda posición puede alcanzarse cuando la carcasa de tambor deja de girar en la dirección opuesta al enrollar el cable en el carrete de cable en respuesta a que el flotador se acerca a la estructura sumergida por el siguiente movimiento descendente de la ola.
En una modalidad, el sistema de control se configura además para controlar la rotación de la carcasa de tambor para enrollar el cable en el carrete de cable para sumergir el flotador en el mar, cuando uno o más ángulos de rotación determinados igualan o exceden un ángulo de rotación predeterminado.
En una modalidad, el flotador es una boya.
De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un sistema de conversión de energía de las olas que comprende: un flotador que contiene un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor unida de manera rotacional al flotador mediante una unión de eje, en donde la unión de eje permite un movimiento rotacional al menos parcialmente de la carcasa de tambor y del flotador uno con relación a otro;
dicha carcasa de tambor que comprende:
un carrete de cable con un cable que tiene una primera parte de extremo y una segunda parte de extremo, dicha primera parte de extremo se conecta al carrete de cable y, dicho carrete de cable es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor para girar con la carcasa de tambor;
un resorte de torsión conectado de manera operativa a la carcasa de tambor en un primer modo de operación para aumentar una tensión en el resorte mediante la rotación de la carcasa de tambor en una dirección para desenrollar el cable del carrete de cable y para hacer girar la carcasa de tambor en la dirección opuesta para enrollar el cable en el carrete de cable mediante la liberación de la tensión del resorte; y
un generador eléctrico dispuesto para girar o rotar en respuesta a un movimiento rotacional de la carcasa de tambor, produciendo de esta manera energía eléctrica.
En una primera forma posible de implementación del sistema del segundo aspecto, el resorte de torsión se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor para cambiar entre el primer modo de operación y un segundo modo de operación, en donde para el segundo modo de operación el resorte se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor para aumentar una tensión en el resorte mediante la rotación de la carcasa de tambor en una dirección para enrollar el cable en el carrete de cable.
Debe entenderse que el sistema de acuerdo con el segundo aspecto también cubre una serie de posibles modalidades, que son iguales a las posibles modalidades del sistema del primer aspecto, que no se cubren por los sistemas descritos anteriormente del segundo aspecto.
El segundo aspecto también proporciona un método para generar energía eléctrica a partir de las olas de superficie mediante el uso de un sistema de conversión de energía de acuerdo con el segundo aspecto y al incluir la primera forma posible de implementación del sistema del segundo aspecto, dicho método que comprende:
posicionar el flotador en el mar al unir la segunda parte de extremo del cable a una estructura sumergida o al lecho marino; disponer el resorte de torsión para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor en el segundo modo de operación;
enrollar el cable en el carrete de cable para aumentar una tensión previa en el cable y en el resorte de torsión; disponer el resorte de torsión para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor en el primer modo de operación;
permitir que la carcasa de tambor gire en la dirección de desenrollado del cable del carrete de cable en respuesta a que el flotador se aleja de la estructura sumergida por las olas, dicha rotación de desenrollado de la carcasa de tambor aumenta la tensión del resorte y activa la rotación del generador eléctrico;
permitir que la carcasa de tambor gire en la dirección opuesta en respuesta a que el cable se enrolla en el carrete de cable por una liberación en la tensión del resorte cuando el flotador se acerca a la estructura sumergida por las olas del océano, dicha rotación de enrollado de la carcasa de tambor activa la rotación del generador eléctrico; y
extraer la energía eléctrica del generador eléctrico.
En una modalidad del método del segundo aspecto, la energía eléctrica extraída se almacena en una batería.
En una modalidad del método del segundo aspecto, la etapa de enrollado del cable en el carrete de cable para aumentar una tensión previa en el cable y en el resorte de torsión se realiza hasta que se alcanza una tensión de cable predeterminada, donde la tensión de cable predeterminada puede corresponder a la tensión del cable cuando el flotador se encuentra sustancialmente medio sumergido en el mar.
En una modalidad del método del segundo aspecto, el método comprende además monitorear la tensión del cable durante el movimiento de varias olas, comparar los valores de tensión obtenidos con la tensión predeterminada y, cuando la diferencia entre el valor medio de la tensión monitoreada y la tensión previa predeterminada excede un valor predeterminado, se realiza un enrollado y/o desenrollado del cable en el carrete de cable para cambiar la tensión previa en el cable.
En una modalidad del método del segundo aspecto, el método comprende además determinar un ángulo de rotación de la carcasa de tambor cuando la carcasa de tambor se gira o rota alrededor de la unión de eje desde una primera posición hasta una segunda posición,
en donde la primera posición se alcanza cuando la carcasa de tambor deja de girar al desenrollar el cable del carrete de cable en respuesta a que el flotador se aleja de la estructura sumergida por el movimiento ascendente de una ola y, en donde la segunda posición se alcanza cuando la carcasa de tambor deja de girar en la dirección opuesta al enrollar el cable en el carrete de cable en respuesta a que el flotador se acerca a la estructura sumergida por el siguiente movimiento descendente de la ola.
En una modalidad del método del segundo aspecto, se realiza un enrollado adicional del cable en el carrete de cable para sumergir el flotador en el mar, cuando uno o más ángulos de rotación determinados igualan o exceden un ángulo de rotación predeterminado.
Los objetivos anteriores y otros se logran mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las formas de implementación adicionales son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y las figuras. Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de las modalidades descritas a continuación.
Breve descripción de los dibujos
En la siguiente porción detallada de la presente descripción, la invención se explicará en mayor detalle con referencia a las modalidades ilustrativas mostradas en los dibujos, en los cuales:
Las Figuras 1a y 1b son vistas en perspectiva de dos sistemas de energía de las olas de diferentes tamaños de acuerdo con modalidades ilustrativas;
La Figura 2 es una vista superior del sistema de energía de las olas de la Figura 1a;
La Figura 3 muestra el sistema de energía de las olas de la Figura 1a posicionado en el mar de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
Las Figuras 4a, 4b y 4c ilustran la acción de las olas sobre el sistema de energía de las olas de la Figura 3 de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 5 es un dibujo esquemático que muestra la disposición de un sistema de resorte y de un sistema de engranajes dentro del tambor de un sistema de energía de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 6 es una vista despiezada que muestra detalles de los sistemas de resorte y engranajes de la Figura 5 de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 7 es un dibujo esquemático que ilustra detalles adicionales dentro del tambor de un sistema de energía de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de energía de las olas ubicado en el mar, con una batería para almacenar energía eléctrica, cables para transferir la energía desde el tambor hacia la batería, cables para extraer la energía desde la batería hacia una plataforma de usuario y, conexiones de fibra óptica para la comunicación externa con el sistema de control dentro del tambor de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de control de datos y de energía eléctrica del sistema de energía de las olas de la Figura 8 de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un método para generar energía eléctrica de acuerdo con una modalidad ilustrativa;
La Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método para ajustar una tensión previa de un sistema de energía de las olas en una modalidad ilustrativa; y
La Figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra un método para sumergir un sistema de energía de las olas de acuerdo con una modalidad ilustrativa.
Descripción detallada
Las Figuras 1a y 1b son vistas en perspectiva de dos sistemas de energía de las olas de diferentes tamaños 100a y 100b, y la Figura 2 es una vista superior del sistema de energía de las olas 100a de la Figura 1a. Los sistemas 101a y 101b tienen cada uno un flotador 101a, 101b y un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor 102a, 102b. La carcasa de tambor 102a, 102a se une de manera rotacional al flotador 101a, 101b mediante una unión de eje 105a, 105b, y la unión de eje 105a, 105b permite un movimiento rotacional al menos parcialmente de la carcasa de tambor 102a, 102b y del flotador 101a, 101b uno con relación a otro. La carcasa de tambor 102a, 102b contiene un carrete de cable 103a, 103b con un cable 104a, 104b que tiene una primera parte de extremo conectada al carrete de cable 103a, 103b y una segunda parte de extremo. El carrete de cable 103a, 103 b es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor 102a, 102b y gira con la carcasa de tambor 102a, 102b.
Se prefiere que el flotador 101 sea una boya, que tiene sustancialmente forma de "U" con una abertura definida mediante dos brazos dispuestos de manera opuesta y una parte frontal que conecta los dos brazos. La unión de eje 105a, 105b se conecta de manera fija a los dos brazos del flotador 101 con la carcasa de tambor 102 dispuesta de manera rotacional entre los dos brazos. La parte frontal tiene una superficie exterior que se orienta en dirección opuesta a la carcasa de tambor 102. Se prefiere que la superficie exterior de la parte frontal tenga una forma curva y, también que la superficie posterior de cada uno de los dos brazos tenga una forma curva.
El tambor y el flotador 101 combinados tienen un centro de gravedad y, la unión de eje 105a, 105b se fija al flotador 101 detrás del centro de gravedad. Por lo tanto, el centro del tambor y de la carcasa de tambor 102 se encuentra a una distancia de la superficie exterior de la parte frontal, distancia que es mayor que la distancia desde el centro de gravedad hasta la superficie exterior de la parte frontal. Se prefiere que la distancia desde el centro del tambor hasta el centro de gravedad sea al menos el 5 % de la longitud total del flotador 101 cuando se mide en la dirección de los brazos. También se prefiere que el carrete de cable 103 tenga un radio que sea mayor que la distancia entre el centro del tambor y el centro de gravedad.
La carcasa de tambor 102a, 102b se conecta de manera rotacional a la unión de eje 105a, 105b mediante una conexión estanca, tal como un sello giratorio estanco, para proporcionar una atmósfera seca dentro de la carcasa de tambor 102a, 102b para proteger los componentes eléctricos y mecánicos, que se disponen dentro de la carcasa de tambor 102a, 102b.
La Figura 3 muestra un sistema de energía de las olas 100 correspondiente al sistema 100a de la Figura 1a posicionado en el mar de acuerdo con una modalidad ilustrativa. El cable 104 tiene una segunda parte de extremo, que se conecta a un bloque de anclaje 106 colocado en el lecho marino 107. La segunda parte de extremo del cable 4 puede extenderse más allá del bloque de anclaje 106, ya que el cable puede configurarse para suministrarla energía generada a un sistema de batería, que se discutirá en relación con la Figura 8. Se prefiere que cuando el flotador 101 se coloque en el mar sin la acción de las olas, el cable 4 se enrolle en el carrete de cable 103 hasta que se alcance una tensión previa predeterminada para el cable 104. La tensión previa ideal para la máxima potencia de salida se puede alcanzar cuando el flotador 101 se fuerza a la mitad de su flotabilidad libre total disponible bajo el agua /- 20 %, en dependencia de la altura de la ola. Por lo tanto, la tensión previa puede determinarse de modo que el flotador 101 se encuentre sustancialmente medio sumergido en el mar, /- 20 %, mediante la tensión en el cable 104.
Al tener el cable 104, que se usa para posicionar el flotador 101 en el lecho marino 107, unido al flotador 101 mediante un carrete de cable 103, que se asegura a la carcasa de tambor 102, la longitud del cable 104 se puede ajustar fácilmente mediante la rotación de la carcasa de tambor 102 para enrollar o desenrollar el cable 104 en el carrete de cable 103. Por lo tanto, la longitud del cable 104 se puede ajustar para seguir un cambio en el nivel del mar, de manera que el flotador 101 se pueda posicionar en el mar para una máxima conversión de energía.
Para generar energía eléctrica, la carcasa de tambor 102 comprende un generador eléctrico 522, véase la Figura 7, que se dispone para girar o rotar en respuesta a un movimiento rotacional de la carcasa de tambor, produciendo de esta manera energía eléctrica. El movimiento rotacional de la carcasa de tambor 102 se obtiene cuando el flotador 101 se posiciona en el mar con olas ascendentes y descendentes. La carcasa de tambor comprende además un resorte de torsión 510, véase la Figura 5, que se puede conectar de manera operativa a la carcasa de tambor 102 en un primer modo de operación, donde se aumenta una tensión en el resorte 510 mediante la rotación de la carcasa de tambor 102 en la dirección para desenrollar el cable 104 del carrete de cable 103. Tal desenrollado del cable 104 se obtiene cuando el flotador 101 se eleva y/o se mueve horizontalmente por una ola ascendente. Cuando la ola alcanza la caída de la ola, el flotador 101 se mueve hacia abajo con la ola y, el resorte de torsión 510 actuará para liberar la tensión obtenida durante el ascenso de la ola, de manera que la carcasa de tambor 102 gira mediante el resorte de torsión 510 en la dirección opuesta para enrollar el cable 104 en el carrete de cable 103. Esta rotación de la carcasa de tambor 102 activa el generador eléctrico 522.
El movimiento del flotador 101 y de la carcasa de tambor 102 con olas ascendentes y descendentes se ilustra en las Figuras 4a, 4b y 4c. En la Figura 4a, el flotador 101 está en una posición sin acción de las olas y, el flotador 101 está en una posición sustancialmente horizontal y, la tensión del cable 104 es sustancialmente igual a la tensión previa. En la Figura 4b, una ola ascendente mueve el flotador 101 hacia arriba, con el flotador 101 girado a una posición más vertical. El movimiento hacia arriba del flotador 101 resulta en el desenrollado del cable 104 del carrete de cable 103, de manera que la carcasa de tambor 102 gira junto con el carrete de cable 103 y se aumenta una tensión en el resorte de torsión 510. El giro del flotador 101 puede actuar además para generar la tensión en el resorte 510. Cuando la ola desciende de nuevo, el flotador 101 se moverá hacia abajo y volverá a la posición de la Figura 4a. Durante el movimiento hacia abajo y el giro del flotador 101 desde la Figura 4b hasta la Figura 4a, la tensión que se genera en el resorte de torsión 510 libera y hace girar la carcasa de tambor 102, de manera que el cable 104 se enrolla en el carrete de cable, manteniendo de esta manera una tensión previa en el cable 104. Durante la acción normal de las olas, el flotador 101 se moverá entre las posiciones ilustradas en las Figuras 4a y 4b, pero cuando las olas se vuelven demasiado grandes, el desenrollado del cable 104 no puede seguir el ascenso de la ola y, el flotador 101 girará debido a la ola ascendente hacia una posición sustancialmente vertical, que se ilustra en la Figura 4c. Por lo tanto, para la situación mostrada en la Figura 4c, las olas se han vuelto tan grandes que es el momento de poner el flotador o la boya 101 bajo el agua en un modo de protección contra tormentas.
La disposición y la operación del resorte de torsión 510 dentro de la carcasa de tambor 102 se explicarán a continuación en relación con las Figuras 5 y 6, donde la Figura 5 es un dibujo esquemático que muestra la disposición de un sistema de resorte y de un sistema de engranajes dentro del tambor de un sistema de energía 100 de acuerdo con una modalidad ilustrativa, mientras que la Figura 6 es una vista despiezada que muestra detalles de los sistemas de engranajes y resorte de la Figura 5.
En las Figuras 5 y 6, la carcasa de tambor 102 tiene una tapa lateral izquierda 502a, una tapa lateral derecha 502b y, una parte de tambor cilíndrica 502c. La carcasa de tambor 102, 502a,b,c se dispone de manera rotacional en la unión de eje 105a, 505a, 105b, 505b que tiene dos partes de eje, una parte izquierda de eje 105a, 505a y una parte derecha de eje 105b, 505b, cuyas partes de eje 105a, 505a y 105b, 505b tienen ambas un extremo conectado de manera fija al flotador 101 y el otro extremo dispuesto dentro de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c con el eje geométrico de cada parte de eje 505a, 505b siguiendo el eje geométrico central de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c. El otro extremo de la parte izquierda de eje 505a se sostiene en el lado interior de la tapa lateral izquierda 502a con un juego doble de cojinetes de bola y, el otro extremo de la parte derecha de eje 505b se sostiene en el lado interior de la tapa lateral derecha 502b con un juego doble de cojinetes de bola. Al tener las partes de eje 505a, 505b conectadas de manera rotacional a las tapas laterales del tambor 502a, 502b mediante el uso de un juego doble de cojinetes de bola, la conexión del cojinete de bola soportará cargas radiales y cargas de flexión en las dos partes de eje 505a, 505b durante la operación en el mar.
La carcasa de tambor 502a,b,c comprende un sistema de resorte y un sistema de engranajes, donde el sistema de resorte contiene un resorte de torsión 510, que puede ser un resorte de reloj, con un primer extremo conectado de manera no rotacional a la parte izquierda de eje 505a. El sistema de engranajes comprende un sistema de discos con dos discos 511a y 511b dispuestos de manera opuesta, que se disponen de manera rotacional con relación al eje izquierdo 505a y a la carcasa de tambor 502a,b,c y, el resorte de torsión o de reloj 510 se dispone entre los dos discos 511a, 511b con un segundo extremo del resorte 510 asegurado a los dos discos 511a, 511b mediante un soporte de resorte 512. El sistema de engranajes contiene además un motor eléctrico 513, que se asegura a una parte periférica exterior del disco interior 511b, cuyo motor 513 tiene un eje de rotación 514 que se extiende a través de los discos interior y exterior 511b y 511a. Una parte exterior del eje de rotación 514, que se extiende en el lado del disco 511a orientado hacia la tapa izquierda del tambor 502a, contiene una primera rueda dentada pequeña 515 que se acopla a una segunda rueda dentada más grande 516, que se conecta de manera fija a la carcasa de tambor. Al tener esta disposición del resorte 510 dentro de la carcasa de tambor 502a,b,c, una rotación del eje del motor 514 y de la primera rueda dentada 515 puede hacer girar la carcasa de tambor 502a,b,c y a los discos 511a, 511b que mantienen el segundo extremo del resorte 510 en direcciones opuestas uno con relación a otro.
Cuando el motor 513 opera para hacer girar la primera rueda dentada 515, al hacer girar de esta manera la carcasa de tambor 502a,b,c con relación a los discos 511a, 511b y al segundo extremo del resorte 510, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la tapa izquierda de la carcasa de tambor 502a en un segundo modo de operación rotacional a través del sistema de engranajes. Cuando el eje de rotación del motor 513 se mantiene en una posición fija sin rotación, el segundo extremo del resorte 510 se conecta de manera operativa a la tapa izquierda de la carcasa de tambor 502a en un primer modo de operación no rotacional a través del sistema de engranajes.
Cuando el sistema de resorte y de engranajes está en el primer modo de operación no rotacional con el segundo extremo del resorte de torsión 510 sujeto en una posición fija con relación a la carcasa de tambor 502a, el segundo extremo del resorte de torsión sigue la rotación de la carcasa de tambor 502a,b,c, de manera que una rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c en la dirección de desenrollado del cable 104 del carrete de cable 103 aumenta una tensión en el resorte 510 y un torque en la parte izquierda de eje 505a. Al generar una tensión en el resorte 510 en el primer modo de operación, luego el resorte 510 puede actuar para hacer girar la carcasa de tambor 102, 502a,b,c en la dirección de enrollado del cable 104 en el carrete de cable 103 mediante la liberación de la tensión del resorte 510.
Cuando el sistema de resorte y de engranajes se encuentran en el segundo modo de operación rotacional, el sistema de engranajes se configura para hacer girar el eje del motor 514 y el primer engranaje 515 en una dirección de rotación, de manera que el segundo engranaje 516 y la carcasa de tambor 102, 502a,b,c giren en una primera dirección con relación a la unión de eje 105a,b, 505a,b para enrollar el cable 104 en el carrete de cable 103. Mientras que el cable 104 se encuentre flojo, el cable 104 se enrollará y los discos 511a, 511b y el segundo extremo del resorte 510 se mantendrán en una posición en la que sólo se generará una pequeña tensión relativa en el resorte 510. Cuando el cable 104 ya no se encuentre flojo, se ejerce una fuerza sobre el carrete de cable 103 y la carcasa de tambor 102, 502a,b,c debido a la tensión que se genera en el cable 104 cuando el cable 104 se enrolla aún más en el carrete 103 y, el sistema de discos 511a, 511b y el segundo extremo del resorte 510 girarán ahora en una segunda dirección opuesta a la primera dirección de la carcasa de tambor 502a,b,c con relación a la unión de eje 105a,b 505a,b. Esta rotación del segundo extremo del resorte de torsión 501 aumenta una tensión en el resorte 510 y un torque en la parte izquierda de eje 505a. Se observa que para el primer y segundo modos de operación, la carcasa de tambor 102, 502a,b,c se hace girar en direcciones opuestas cuando se aumenta una tensión en el resorte 510.
Al posicionar el flotador 101 en el mar, se debe generar una tensión o tensión previa en el cable 104 mientras que al mismo tiempo se debe generar una tensión en el resorte 510. Para este propósito, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para operar en el segundo modo de operación o rotacional. Cuando el flotador 101 se ha posicionado en el mar, el flotador 101 se mueve hacia arriba y hacia abajo por las olas, movimiento que puede usarse para generar energía eléctrica. Para este propósito, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para operar en el primer modo de operación o no rotacional, en el que el sistema de engranajes se configura para mantener el segundo extremo del resorte 510 en una posición fija con relación a la carcasa de tambor 102, 502a,b,c.
En el primer modo de operación, cuando una ola levanta el flotador 101, el cable 104 se desenrolla del carrete de cable 103 y, con el segundo extremo del resorte 501 que se mantiene fijo a la carcasa de tambor 102, 502a,b,c, el segundo extremo del resorte 510 gira con el carrete de cable 103 mientras aumenta una tensión adicional en el resorte 501. Cuando la ola desciende de nuevo, la tensión del resorte 510 enrolla el cable en el carrete de cable.
En el segundo modo de operación, el sistema de engranajes hace girar la carcasa de tambor con el carrete de cable y el segundo extremo del resorte 501 en direcciones opuestas, de manera que cuando el sistema de engranajes hace girar la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para enrollar el cable 104, el segundo extremo del resorte 510 se hace girar o rotar con la tensión que se genera en el resorte 510.
Las Figuras 5 y 6 muestran además un bloque 520, que se conecta de manera rotacional a la parte derecha de eje 505b. Este bloque 520 contiene el generador eléctrico 522 y un sistema de transmisión por engranajes que interconecta la carcasa de tambor 502a,b,c y el generador 522, veáse la siguiente explicación en relación con la Figura 7, que muestra detalles adicionales del tambor de generación de energía de acuerdo con una modalidad ilustrativa.
En la Figura 7, la parte izquierda de eje 505a se conecta de manera fija a un brazo izquierdo 501a del flotador 101 y, la parte derecha de eje 505b se conecta de manera fija aun brazo derecho 501b del flotador 101, de manera que la carcasa 102, 502a,b,c se une de manera rotacional al flotador 101, 501a,b. La carcasa de tambor 502a,b,c mostrada en la Figura 7 comprende además un sistema sensor 517 configurado para detectar un torque en la parte izquierda de eje 505a. El sistema sensor 517 puede comprender una serie de galgas extensométricas unidas a la parte izquierda de eje 505a dentro de la carcasa de tambor, de manera que se puede medir un torque en la parte de eje 505a mediante técnicas conocidas. En una modalidad ilustrativa, se pueden unir cuatro galgas extensométricas a la parte de eje 505a y orientar en un patrón de /- 45° con relación a la línea central de la parte de eje 505a. En una modalidad, un sistema de detección de ángulo 518 también se conecta a la parte de eje 505a dentro de la carcasa de tambor 502a,b,c, donde el sistema de detección de ángulo puede configurarse para determinar un ángulo de rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c cuando la carcasa de tambor 102, 502a,b,c se hace girar o rotar alrededor del eje 105a,b, 505a,b desde una primera posición hasta una segunda posición. En una modalidad, el sistema de detección de ángulo comprende un codificador óptico angular.
En la Figura 7 también se muestra una carcasa con el generador eléctrico 522, que se dispone dentro de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para girar o rotar en respuesta a un movimiento rotacional de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c. La carcasa de generador 522 comprende además un volante (no mostrado en la Figura 7), que se conecta de manera operativa al generador eléctrico 522 para almacenar la energía rotacional. Se proporciona un juego doble de cojinetes de bola 523 para permitir la rotación del generador y del volante alrededor de la parte de eje 505b. El generador eléctrico 522 se puede disponer para girar o rotar en una sóla dirección. Para obtener la rotación del generador 522 mediante la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c, se proporciona una transmisión por engranajes del generador para interconectar la carcasa de tambor 102, 502a,b,c y el generador eléctrico 522. La transmisión por engranajes del generador comprende un engranaje de aceleración 524, que puede acelerar la rotación relativamente lenta de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c en un factor de 10 o 20. La transmisión por engranajes comprende un engranaje unidireccional 525 y un embrague unidireccional 526, que permite que el generador 522 gire en un sólo sentido, mientras que la carcasa de tambor 102, 502a,b,c cambia el sentido de giro.
En una modalidad, el generador eléctrico 522 con el volante, el engranaje de aceleración 524, el engranaje unidireccional 525 y el embrague unidireccional 526 se encuentran todos centrados para el movimiento rotacional alrededor de un eje geométrico definido por las partes de eje 505a,b. El engranaje de aceleración 524 conecta de manera operativa la carcasa de tambor 502a y el engranaje unidireccional 525 y, el embrague unidireccional 526 conecta de manera operativa el engranaje unidireccional 524 y el generador eléctrico 522 y, el generador eléctrico 522 se conecta de manera operativa al volante.
La carcasa de tambor 102, 502a,b,c comprende además un sistema de control 521, que se puede configurar para controlar la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c y el enrollado del cable 104 en el carrete de cable 103 en base al torque de la parte de eje 505a detectada por el sistema sensor 517. Aquí, el sistema de control 521 puede configurarse para determinar una tensión del cable en base al torque detectado y para controlar la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c y el enrollado del carrete de cable 103 hasta que se determine una tensión o tensión previa predeterminada para el cable 104. El sistema de control 521 se puede disponer en el sistema de transmisión por engranajes del generador y, en la Figura 7, el sistema de control 521 se une al engranaje unidireccional 525.
Para controlar la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c, para enrollar el cable 104, el sistema de control se configura para controlar el modo de operación del sistema combinado de resorte y engranajes para que se encuentre en el primer o segundo modo de operación al controlar la rotación del eje del motor 514.
El sistema de detección de ángulo 518 puede configurarse para determinar la diferencia angular entre una primera y una segunda posición de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c con relación a las partes de eje 105a,b, 505a,b. Aquí, la primera posición puede alcanzarse cuando la carcasa de tambor 102, 502a,b,c deja de girar al desenrollar el cable 104 del carrete de cable 103 en respuesta a que el flotador 101 se aleja de la estructura sumergida 106 por el movimiento ascendente de una ola y, la segunda posición se puede alcanzar cuando la carcasa de tambor 102, 502a,b,c deja de girar en la dirección opuesta al enrollar el cable 104 en el carrete de cable 103 en respuesta a que el flotador 101 se acerca a la estructura sumergida 106 por el siguiente movimiento descendente de la ola.
El sistema de control 521 también se puede configurar para controlar la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para enrollar el cable 104 en el carrete de cable 103 para sumergir el flotador 101 en el mar, cuando una o más diferencias angulares determinadas entre la primera y la segunda posición igualan o exceden una diferencia angular máxima predeterminada.
El sistema de control también puede configurarse para determinar la tensión del cable 104 durante el movimiento de varias olas, comparar los valores de tensión obtenidos con la tensión previa predeterminada y, controlar la rotación de la carcasa de tambor 102, 502a,b,c para enrollar y/o desenrollar el cable 104 en el carrete de cable 103 para cambiar la tensión previa en el cable 104 en base a la comparación.
También se proporcionan varios anillos colectores (no mostrados en la Figura 7) y se conectan de manera operativa a las partes de eje 505a,b, para permitir la transmisión de energía y de señales eléctricas entre las partes estacionarias de eje 505a,b y los dispositivos giratorios dentro de la carcasa de tambor giratoria 102, 502a,b,c, cuyos dispositivos giratorios incluyen el motor 513, el sistema de control 521 y el generador eléctrico 522. Puede proporcionarse un anillo colector en el interior de las tapas de carcasa izquierda y derecha 502a y 502b.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de energía de las olas posicionado en el mar de acuerdo con una modalidad ilustrativa y, la Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de control de datos y de energía eléctrica del sistema de energía de las olas de la Figura 8. El sistema de energía de las olas de la Figura 8 contiene los componentes del sistema de energía 100 de la Figura 1 y comprende una boya o flotador 101, un tambor de generación de energía 102 con un cable 104 enrollado en un carrete de cable 103 (no mostrado en la Figura 8). Para el sistema de la Figura 8, la boya 101 contiene una unidad de comunicación por satélite 108, de manera que los datos pueden comunicarse hacia y desde el sistema de control 521 a través de la comunicación por satélite, tal como el sistema Inmarsat VSAT e Iridium. La unidad de comunicación 108 puede configurarse además o alternativamente para la comunicación por teléfono móvil, tal como la comunicación 3G, 4G o GPS.
La boya 101 se posiciona en el mar mediante el cable 104 que tiene una segunda parte de extremo conectada al bloque de anclaje 106 en el lecho marino 107. En una modalidad, una boya baliza 806 se posiciona cerca de la boya de energía de las olas 101, donde la boya baliza 806 se asegura aun pequeño bloque de anclaje 807 en el lecho marino 107 mediante un cable. El pequeño bloque de anclaje 807 puede asegurarse al bloque de anclaje principal 106 mediante un cable.
El cable 104 es un cable de alimentación blindado, que además contiene fibras ópticas y, la segunda parte de extremo del cable 104 se conecta además a un sistema submarino, que se puede incorporar en una soporte deslizante 804 y, que contiene una unidad central de datos y energía para los sensores 801 y un paquete de baterías 802 y, que contiene además una carga y una unidad de control de carga 805, veáse la Figura 9. En una modalidad, se puede disponer una unión giratoria de anillo colector eléctrico y de fibra óptica (no mostrada en la Figura 8) como parte del cable de alimentación 104 entre el flotador o boya 101 y la estructura sumergida del bloque de anclaje 106, para conectar una parte superior del cable 104 con una parte inferior del cable 104. El uso de una unión giratoria de anillo colector permitirá que la boya 101 gire en el agua sin torcer la parte del cable 104, que se conecta al bloque de anclaje 106.
El sistema submarino puede contener opcionalmente una unidad de telemetría acústica 803 configurada para transmitir y recibir datos mediante telemetría acústica. Los componentes del sistema submarino también se muestran en la Figura 9, que muestra además componentes de control de datos y de energía eléctrica de un sistema de superficie dispuesto dentro de la carcasa de tambor 102 y de la boya 101. Además de la unidad de comunicación por satélite 108 dispuesta en la boya 101, el sistema de superficie comprende una unidad de toma de fuerza 903, un controlador PLC de E/S 907, una unidad de control de carga 904, una batería a bordo 905 y, un controlador de tensión previa 906 que forma parte del sistema de control 521.
En la modalidad preferida, la energía eléctrica generada se suministra desde el generador eléctrico 522 a través de la unidad de toma de fuerza 903 y de los anillos colectores, desde el cable de energía 104 hasta la carga y la unidad de control de carga 805, desde donde se carga el paquete de baterías 802. La unidad de toma de fuerza 903 también carga la batería a bordo 905 a través del control de carga 904 y, la batería a bordo 905 suministra energía al sistema de control 521 con el controlador de tensión previa 906 y la unidad de comunicación por satélite 108. Los datos se comunican entre el sistema de superficie y el sistema submarino mediante la comunicación por fibra óptica a través de las fibras ópticas en el interior del cable de alimentación blindado 104. La comunicación de datos se controla mediante el controlador PLC de E/S 907 dentro del sistema de superficie, donde el controlador 907 comunica datos con la unidad de comunicación por satélite 108 y con la unidad de toma de fuerza 903, que nuevamente se comunica con la unidad de control de carga 904, la batería a bordo 905 y el sistema de control 521 con el controlador de tensión previa 906. A través del enlace de fibra óptica del cable 104, el controlador 907 comunica datos con la unidad central de datos y energía 801, la carga y la unidad de control de carga 805 y el paquete de baterías 802. La unidad central de datos y energía 801 contiene líneas de energía y comunicación para el control de la entrega de energía eléctrica a un usuario y para la comunicación de datos con el usuario.
La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un método para generar energía eléctrica de acuerdo con una modalidad ilustrativa. En una primera etapa 1001, el flotador 101 se posicionará en el mar. Esto requiere que el resorte de torsión 510 se conecte de manera operativa a la carcasa de tambor 102 para que esté en el segundo modo de operación, etapa 1002. En el segundo modo de operación, el motor 513 y los engranajes 515, 516 se controlan para girar, de manera que el cable 104 se enrolla en el carrete de cable 103, hasta que el sistema de control 521 determine la tensión previa deseada a partir del torque medido en la unión de eje 505, etapa 1003. A partir de aquí, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor 102 para que esté en el primer modo de operación, con el motor 513 y los engranajes 515, 516 controlados para que no giren, etapa 1004.
Cuando está en el primer modo de operación, el flotador 101 y la carcasa de tambor 102 con el resorte de torsión 510 se encuentran en el modo de operación normal de generación de energía, donde en la etapa 1005, se permite que la carcasa de tambor 102 gire en la dirección de desenrollado del cable 104 del carrete de cable 103 en respuesta a que el flotador 101 se aleja de la estructura sumergida 106 por las olas, donde con la rotación de desenrollado de la carcasa de tambor 102 se aumenta la tensión del resorte 510 y se activa la rotación del generador eléctrico 522. En la etapa 1006, se permite que la carcasa de tambor 102 gire en la dirección opuesta en respuesta a que el cable 104 se enrolla en el carrete de cable 103 mediante una liberación de la tensión del resorte 510 cuando el flotador 101 se acerca a la estructura sumergida 106 por las olas del océano, donde la rotación de enrollado de la carcasa de tambor 102 activa la rotación del generador eléctrico 522. La energía eléctrica generada mediante la activación del generador eléctrico 522 se extrae y se puede almacenar en el paquete de baterías 802, etapa 1007.
La Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método para ajustar una tensión previa de un sistema de energía de las olas en una modalidad ilustrativa. En una primera etapa 1101, la tensión del cable 104 se monitorea y determina durante el movimiento de varias olas. Luego, en la etapa 1102, los valores de tensión obtenidos se comparan con la tensión previa predeterminada y, cuando la diferencia entre el valor medio de la tensión monitoreada y la tensión previa predeterminada excede un valor predeterminado, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor 102 en el segundo modo de operación, etapa 1103, se realiza un enrollado y/o desenrollado del cable 104 en el carrete de cable 103 para ajustar la tensión previa en el cable 104, etapa 1104 y, el resorte de torsión 510 se hace retornar para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor 102 en el primer modo de operación, etapa 1105. En la etapa 1104, la tensión previa se puede ajustar para alcanzar el valor medio de la tensión monitoreada del cable 104.
Por lo tanto, al monitorear la variación y el valor medio de la tensión del cable durante muchos períodos de olas sucesivos, se pueden corregir los cambios en el nivel de las mareas y se puede optimizar la tensión previa media del cable 104 para la producción máxima de energía en un clima de olas dado.
La Figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra un método para sumergir un sistema de energía de las olas de acuerdo con una modalidad ilustrativa. En la etapa 1201, la rotación angular de la carcasa de tambor 102 se determina cuando la carcasa de tambor 102 se hace girar o rotar alrededor de la unión de eje 105 desde una primera posición hasta una segunda posición durante el movimiento de las olas, donde la primera posición se alcanza cuando la carcasa de tambor 102 deja de girar al desenrollar el cable 104 del carrete de cable 102 en respuesta a que el flotador 10 se aleja de la estructura sumergida 106 por el movimiento ascendente de una ola y, donde la segunda posición se alcanza cuando la carcasa de tambor 102 deja de girar en la dirección opuesta al enrollar el cable 104 en el carrete de cable 103 en respuesta a que el flotador 101 se acerca a la estructura sumergida 106 por el siguiente movimiento descendente de la ola. Si uno o más valores de rotación angular determinados igualan o exceden un ángulo de rotación predeterminado, entonces en la etapa 1202, el resorte de torsión 510 se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor 102 en el segundo modo de operación y, el cable 104 se enrolla aún más en el carrete de cable 103 para sumergir el flotador 101 en el mar, etapa 1203.
Por lo tanto, al medir la variación angular entre la unión de eje central 105, que se fija al flotador 101 y, la carcasa de tambor 102, se puede monitorear la altura aproximada de la ola, cuando la carcasa de tambor 102 gira hacia adelante y hacia atrás en las olas y, se puede decidir cuándo las olas se han vuelto tan grandes que sea el momento de poner la boya bajo el agua en modo de protección contra tormentas.
A continuación se proporciona una lista de materiales y dimensiones para un ejemplo de un sistema de conversión de energía de las olas o de una boya de energía de las olas que representa una pequeña boya o flotador 101 con un rendimiento de potencia máxima de alrededor de 300 W.
Materiales y dimensiones para la boya de energía de las olas:
El flotador o boya 101 en forma de U se fabrica de poliéster reforzado con vidrio, GRP y, se recubre con pintura epoxi resistente a la intemperie y al agua de mar. La longitud de cada "pata" en forma de U es de 900 mm y el ancho de cada pata es de 300 mm. El ancho del espacio en la forma de U es de un mínimo de 300 mm y alcaza hasta 900 mm, en dependencia de la longitud de la carcasa de tambor 102. Para este ejemplo, el ancho es de 900 mm. La altura de las patas y de la parte frontal es de 200 mm y, la curvatura de las partes frontales y, posteriores y de las laterales (la curvatura de las partes laterales o de las patas es opcional) se forma mediante un semicírculo de 200 mm de diámetro, igual a la altura de la boya o flotador 101.
El material utilizado para las partes de eje 105a, 505a, 105b, 505b es acero inoxidable 316 de alta calidad. Cada parte de eje 105a, 505a, 105b, 505b tiene un diámetro de 30 mm y una longitud de 100 mm.
El material usado para la carcasa de tambor 102 es aluminio resistente al mar y, el diámetro es de 600 mm y el ancho es un poco menor de 900 mm para encajar en la abertura en forma de U.
El material usado para el carrete de cable 103 es un elastómero de poliuretano, PU. El diámetro del carrete exterior es de 900 mm y el diámetro del carrete interior es de 650 mm.
El material usado para la parte exterior del cable 104 es un alambre de acero galvanizado extrafuerte y, el diámetro del cable es de 10 mm. La longitud del cable puede encontrarse en el intervalo de 30 m a 200 m en dependencia de la profundidad del mar.
El peso total de la boya o flotador y de la carcasa de tambor es de alrededor de 150 kg.
La corona dentada más grande 516 tiene un diámetro exterior de 500 mm, mientras que el primer engranaje más pequeño 515 tiene un diámetro exterior de 30 mm. El diámetro de los dos discos 511a, 511b que contienen el resorte 510 es de 580 mm
El resorte de torsión 510 tiene un diámetro de 550 mm, un ancho de 60 mm y, una fuerza de resorte de 500 Nm.
La tensión previa predeterminada del cable puede establecerse en 750 N y, la longitud del cable puede seleccionarse de modo que requiera entre y 1 ^ vuelta del carrete de cable 103 desde el inicio de la tensión en el cable 104 hasta que se alcanza la tensión previa deseada. El resorte de torsión 510 se puede disponer para alcanzar una tensión previa de 250 Nm cuando se alcanza la tensión previa deseada del cable 104.
Durante un oleaje normal de olas de 1 m, la carcasa de tambor 102 puede girar /- % de vuelta hacia adelante y hacia atrás.
El ajuste de la tensión previa del cable se activa cuando el nivel del agua cambia 1/4 m.
Se activa una inmersión total de la boya o flotador cuando las alturas de las olas superan los 3 m y, la carcasa de tambor 102 se gira 1 ^ revolución para sumergir la boya o flotador 101.
Para la boya de energía de las olas de 300 W que tiene las dimensiones mencionadas anteriormente, la producción de energía aumenta con la altura de la ola y, los primeros resultados muestran lo siguiente:
En olas de 0,5 m = 25 W.
En olas de 1,0 m = 100 W.
En olas de 1,5 m = 225 W.
En olas de 2,0 m = 400 W.
Se pueden obtener boyas de energía de las olas, más grandes, respectivamente de 2 kW, 5 kW, 10 kW y 20 kW, al escalar en las tres dimensiones para adaptarse al nivel de potencia más alto y, la altura de la ola se incrementa con el factor de escala. La escala de un factor de 3 y 4 respectivamente representa una boya de energía de las olas de 2 kW y 5 kW y las alturas de las olas se escalan en consecuencia.
La invención se ha descrito junto con varias modalidades en la presente descripción. Sin embargo, otras variaciones a las modalidades descritas pueden entenderse y efectuarse por los expertos en la técnica en la práctica de la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y, las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un sistema de conversión de energía de las olas (100a,b), dicho sistema que comprende:
    un flotador (101, 101a,b, 501a,b) y un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) unido de manera rotacional al flotador (101, 101a,b, 501a,b) mediante una unión de eje (105a,b, 505a,b); en donde la unión de eje (105a,b, 505a,b) permite un movimiento rotacional al menos parcialmente de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y del flotador (101, 101a,b, 501a,b) uno con relación a otro;
    en donde la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende un carrete de cable (103a,b) con un cable (104, 104a,b) que tiene una primera parte de extremo conectada al carrete de cable (103a,b) y una segunda parte de extremo, dicho carrete de cable (103a,b) es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para girar con la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c);
    en donde la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende un sistema de resorte, dicho sistema de resorte que comprende un resorte de torsión (510) con una primera parte de extremo conectada de manera no rotacional a la unión de eje (105a,b, 505a,b) y una segunda parte de extremo conectada de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), en donde al menos un modo de operación de conexión, una rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) aumenta una tensión en el resorte (510), al aplicar de esta manera un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b); y
    en donde la segunda parte de extremo del resorte de torsión (510) se configura para conectarse de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en un primer modo de operación para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para desenrollar el cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) y para hacer girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en la dirección opuesta para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) mediante una liberación de la tensión del resorte (410); caracterizado porque
    el resorte de torsión (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para cambiar entre el primer modo de operación y un segundo modo de operación, en donde para el segundo modo de operación la segunda parte de extremo del resorte (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b).
  2. 2. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se posiciona en el mar al tener una segunda parte de extremo del cable (104, 104a,b) unida a una estructura sumergida o al lecho marino (107).
  3. 3. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la unión de eje (105a,b, 505a,b) se conecta de manera fija al flotador (101, 101a,b, 501a,b) dentro de una abertura del flotador (101, 101a,b, 501a,b) con la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) dispuesta de manera rotacional en la unión de eje (105a,b, 505a,b) dentro de dicha abertura.
  4. 4. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el flotador (101, 101a,b, 501a,b) comprende dos brazos dispuestos de manera opuesta (501a,b) que definen una parte de dicha abertura con la unión de eje (105a,b, 505a,b) conectada de manera fija a los dos brazos (501a,b), en donde el flotador (101, 101a,b, 501a,b) comprende una parte frontal que conecta los dos brazos (501a,b) y, en donde la unión de eje (105a,b, 505a,b) se conecta a los dos brazos con la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) dispuesta de manera rotacional dentro de dichos dos brazos (501a,b).
  5. 5. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 4, en donde cuando el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se posiciona en una posición sustancialmente horizontal en el mar, el cable (104, 104a,b) se extiende desde el carrete de cable (103a,b) para alcanzar a la estructura sumergida con el cable (104, 104a,b) orientada hacia la parte frontal del flotador (101, 101a,b, 501a,b).
  6. 6. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, en donde el tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) se configura para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para obtener una tensión previa predeterminada del cable (104, 104a,b) cuando el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se posiciona en el mar al tener una segunda parte de extremo del cable (104, 104a,b) unida a una estructura sumergida.
  7. 7. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6, en donde la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende el sistema de resorte y un sistema de engranajes, dicho sistema de resorte que comprende el resorte de torsión (510) con el primer extremo conectado de manera no rotacional al eje (105a,b, 505a,b) y el segundo extremo conectado de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) a través del sistema de engranajes, dicho sistema de engranajes configurado para que esté en un primer modo de operación no rotacional con el segundo extremo del resorte de torsión (510) sujeto en una posición fija con relación a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y, para que esté en un segundo modo de operación rotacional, en el que el sistema de engranajes se configura para hacer girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b) y al segundo extremo del resorte de torsión (510), y
    en donde cuando está en el modo de operación rotacional, el sistema de engranajes se configura para hacer girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una primera dirección con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b) para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) y, cuando se ejerce una fuerza sobre el carrete de cable (103a,b) y la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) debido a una tensión en el cable (104, 104a,b), dicho sistema de engranajes se configura además para hacer girar el segundo extremo del resorte de torsión (510) en una segunda dirección opuesta a la primera dirección con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b), dicha rotación del segundo extremo del resorte de torsión (510) aumenta una tensión en el resorte (510) y un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b).
  8. 8. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el sistema de engranajes comprende un sistema de discos (511a,b) con el segundo extremo del resorte de torsión (510) asegurado a dicho sistema de discos (511a,b), en donde el sistema de discos (511,a,b) se dispone de manera rotacional con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b) y la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y, en donde una parte periférica exterior del sistema de discos (511a,b) contiene un motor (513) con un eje de rotación (514), dicho eje de rotación (514) que contiene una primera rueda dentada (515) que se acopla en una segunda rueda dentada (516) conectada de manera fija a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), de manera que una rotación de dicho eje de motor (514) hace girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y el sistema de discos (511a,b) que contiene el segundo extremo del resorte (510) en direcciones opuestas uno con relación a otro.
  9. 9. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde cuando el eje de motor (514) gira en una primera dirección, la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) gira en una primera dirección con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b) para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) y, cuando se ejerce una fuerza sobre el carrete de cable (103a,b) y la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) debido a una tensión en el cable (104, 104a,b), el sistema de discos (511a,b) que contiene el segundo extremo del resorte (510) gira en una segunda dirección opuesta a la primera dirección con relación a la unión de eje (105a,b, 505a,b), dicha rotación del segundo extremo del resorte de torsión (510) aumenta una tensión en el resorte (510) y un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b), y
    en donde cuando el sistema de engranajes está en el modo de operación no rotacional con el segundo extremo del resorte de torsión (510) sujeto en una posición fija con relación a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), el segundo extremo del resorte detorsión (510) sigue la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), de manera que una rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en la dirección de desenrollado del cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) aumenta una tensión en el resorte (510) y un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b).
  10. 10. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, en donde el tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende
    un sistema sensor (517) configurado para detectar un torque en la unión de eje (105a,b, 505a,b), y
    un sistema de control (521) configurado para controlar la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y el enrollado del carrete de cable (103a,b) en base al torque detectado, dicho sistema de control (521) se configura además para determinar una tensión del cable en base al torque detectado y para controlar la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y el enrollado del carrete de cable hasta que se determina una tensión o tensión previa predeterminada para el cable (104, 104a,b).
  11. 11. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 10, en donde el tambor de generación de energía comprende un generador eléctrico (522) dispuesto dentro de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para girar o rotar en respuesta a un movimiento rotacional de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y, en donde el generador eléctrico (522) se dispone para girar o rotar en una sola dirección.
  12. 12. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el tambor de generación de energía comprende además una transmisión por engranajes que interconecta la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y el generador eléctrico (522), dicha transmisión por engranajes que comprende un engranaje de aceleración (524), un engranaje unidireccional (525) y un embrague unidireccional (526).
  13. 13. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones 10 a la 12, en donde el tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) comprende un sistema de detección de ángulo (518) configurado para determinar el ángulo de rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) cuando la carcasa de tambor se gira o rota alrededor de la unión de eje (105a,b, 505a,b) desde una primera posición hasta una segunda posición,
    en donde la primera posición se alcanza cuando la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) deja de girar al desenrollar el cable del carrete de cable en respuesta a que el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se aleja de la estructura sumergida por el movimiento ascendente de una ola y, en donde la segunda posición se alcanza cuando la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) deja de giraren la dirección opuesta al enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) en respuesta a que el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se acerca a la estructura sumergida por el siguiente movimiento descendente de la ola y,
    en donde el sistema de control (521) se configura además para controlar la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para sumergir el flotador (101, 101a,b, 501a,b) en el mar, cuando uno o más ángulos de rotación determinados igualan o superan un ángulo de rotación predeterminado.
  14. 14. Un sistema de conversión de energía (100a,b) de acuerdo con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones 10 a la 13, en donde el sistema de control (521) se configura además para determinar la tensión del cable (104, 104a,b) durante el movimiento de varias olas, comparar los valores de tensión obtenidos con la tensión previa predeterminada y, controlar la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para enrollar y/o desenrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para cambiar la tensión previa en el cable (104, 104a,b) en base a dicha comparación.
  15. 15. Un método para generar energía eléctrica a partir de las olas de superficie mediante el uso de un sistema de conversión de energía de las olas (100a,b) que comprende:
    un flotador (101, 101a,b, 501a,b) que contiene un tambor de generación de energía con una carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) unida de manera rotacional al flotador (101, 101a,b, 501a,b) mediante una unión de eje (105a,b, 505a,b), en donde la unión de eje (105a,b, 505a,b) permite un movimiento rotacional al menos parcialmente de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) y del flotador (101, 101a,b, 501a,b) uno con relación a otro;
    dicha carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) que comprende:
    un carrete de cable (103a,b) con un cable (104, 104a,b) que tiene una primera parte de extremo y una segunda parte de extremo, dicha primera parte de extremo se conecta al carrete de cable (103a,b) y, dicho carrete de cable (103a,b) es una parte integral o se conecta a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para girar con la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c);
    un resorte de torsión (510) conectado de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en un primer modo de operación para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para desenrollar el cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) y para hacer girar la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en la dirección opuesta para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) mediante una liberación de la tensión del resorte (510); y un generador eléctrico (522) dispuesto para girar o rotar en respuesta a un movimiento rotacional de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c), produciendo de esta manera energía eléctrica;
    en donde el resorte detorsión (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para cambiar entre el primer modo de operación y un segundo modo de operación, en donde para el segundo modo de operación el resorte (510) se conecta de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) para aumentar una tensión en el resorte (510) mediante la rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en una dirección para enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b); y
    en donde dicho método comprende:
    posicionar el flotador (101, 101a,b, 501a,b) en el mar al unir la segunda parte de extremo del cable (104, 104a,b) a una estructura sumergida o al lecho marino (107);
    disponer el resorte de torsión (510) para que se conecte de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en el segundo modo de operación;
    enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para aumentar una tensión previa en el cable (104, 104a,b) y en el resorte de torsión (510);
    disponer el resorte de torsión (510) para que se conecte de manera operativa a la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) en el primer modo de operación;
    permitir que la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) gire en la dirección de desenrollado del cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) en respuesta a que el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se aleja de la estructura sumergida por las olas, dicha rotación de desenrollado de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) aumenta la tensión del resorte (510) y activa la rotación del generador eléctrico (522);
    permitir que la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) gire en la dirección opuesta en respuesta a que el cable (104, 104a,b) se enrolla en el carrete de cable (103a,b) mediante una liberación en la tensión del resorte (510) cuando el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se acerca a la estructura sumergida por las olas del océano, dicha rotación de enrollado de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) activa la rotación del generador eléctrico (522); y extraer la energía eléctrica del generador eléctrico (522).
  16. 16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la etapa de enrollado del cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para aumentar una tensión previa en el cable (104, 104a,b) y en el resorte de torsión (510) se realiza hasta que se alcanza una tensión de cable predeterminada, dicha tensión de cable predeterminada corresponde a la tensión del cable (104, 104a,b) cuando el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se encuentra sustancialmente medio sumergido en el mar y,
    en donde el método comprende además monitorear la tensión del cable (104, 104a,b) durante el movimiento de varias olas, comparar los valores de tensión obtenidos con la tensión previa predeterminada y, cuando la diferencia entre el valor medio de la tensión monitoreada y la tensión previa predeterminada exceda un valor predeterminado, realizar un enrollado y/o desenrollado del cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para cambiar la tensión previa en el cable (104, 104a,b).
  17. 17. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16, que comprende además determinar un ángulo de rotación de la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) cuando la carcasa de tambor se gira o rota alrededor de la unión de eje (105a,b, 505a,b) desde una primera posición hasta una segunda posición, en donde la primera posición se alcanza cuando la carcasa de tambor (102, 102a,b, 502a,b,c) deja de girar al desenrollar el cable (104, 104a,b) del carrete de cable (103a,b) en respuesta a que el flotador (101, 101a,b, 501a,b) se aleja de la estructura sumergida por el movimiento ascendente de una ola y, en donde la segunda posición se alcanza cuando la carcasa de tambor s (102, 102a,b, 502a,b,c) deja de girar en la dirección opuesta al enrollar el cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) en respuesta a que el flotador(101, 101a,b, 501a,b) se acerca a la estructura sumergida por el siguiente movimiento descendente de la ola y,
    en donde se realiza un enrollado adicional del cable (104, 104a,b) en el carrete de cable (103a,b) para sumergir el flotador (101, 101a,b, 501a,b) en el mar, cuando uno o más ángulos de rotación determinados igualan o exceden un ángulo de rotación predeterminado.
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