ES2870207T3

ES2870207T3 - Dispositivo de energía de las olas

Info

Publication number: ES2870207T3
Application number: ES17835998T
Authority: ES
Inventors: Bülow Martin Von; Kristian Glejbøl; Claus Schmidt Møller
Original assignee: Wavepiston As
Current assignee: Wavepiston As
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: EP3555459B1; KR20190091539A; PT3555459T; DK201600763A1; CN110300847A; DK3555459T3; US20200088155A1; CL2019001627A1; EA201991335A1; EP3555459A1; CN110300847B; BR112019011891A2; PH12019501326A1; CA3046575A1; JP2020501081A; EA036083B1; DK179431B1; ZA201904457B; AU2017376872A1; JP7019716B2

Abstract

Un dispositivo de energía de las olas para extraer energía de las olas del agua, comprendiendo el dispositivo de energía de las olas: - un miembro sustancialmente estacionario (2) - un efector (11) que se conecta directa o indirectamente al miembro sustancialmente estacionario (2) y se configura para moverse con relación al miembro sustancialmente estacionario (2) cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector (11), en el que - el efector (11) se configura para moverse paralelo a un eje longitudinal (18) del miembro sustancialmente estacionario, desde una posición central predeterminada (19) en el miembro sustancialmente estacionario (2), en cualquiera de las dos direcciones opuestas entre sí, el dispositivo de energía de las olas comprende además al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b), preferentemente dispuestos simétricamente alrededor de cada efector (11) a lo largo del eje longitudinal (18) del miembro sustancialmente estacionario (2), en el que al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) cada uno comprende: - una sección de la base (144), al menos una sección de tubería (143) y una sección central (142), en el que la sección central (142) se configura para deslizarse dentro y fuera de una sección de tubería (143) y una sección de tubería (143) se configura para deslizarse dentro y fuera de la sección de la base (144), en el que las secciones (142, 143, 144) juntas encierran un espacio sellado (20), que tiene un volumen que disminuye o aumenta cuando las secciones (142, 143, 144) se deslizan hacia adentro y hacia afuera respectivamente, - una entrada (21) que comprende una válvula (22), para la entrada de agua en el espacio cerrado (20) dentro del ariete hidráulico (14a, 14b), cuando la longitud (23) del ariete hidráulico (14a, 14b) aumenta, - una salida (24) que comprende una válvula (25), configurada para extraer agua a presión desde el espacio cerrado (20) dentro del ariete hidráulico (14) cuando la longitud (23) del ariete hidráulico (14a, 14b) disminuye, preferentemente en una tubería de presión (6), en el que la sección de la base (144) o la sección central (142) se fijan en una posición predeterminada (26) en el miembro sustancialmente estacionario y la otra se conecta directa o indirectamente al efector (11), de tal manera que cuando el efector (11) se mueve con relación al miembro sustancialmente estacionario: - el área hidráulica efectiva de al menos un ariete hidráulico (14a) de los al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) aumenta gradualmente a medida que el efector móvil (11) disminuye la longitud (23) de ese ariete hidráulico (14a) y - el área hidráulica efectiva de al menos un ariete hidráulico (14b) de los al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) se reduce gradualmente a medida que el efector móvil (11) aumenta la longitud (23) de ese ariete hidráulico (14b).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de energía de las olas

Campo de la invención

La invención se refiere a dispositivos de energía de las olas para extraer energía de las olas superficiales del agua, en particular en aguas tales como océanos, lagos o cualquier otra agua donde las olas superficiales del agua se generan por el viento u otras influencias ambientales.

La invención también se refiere a un sistema de energía de las olas que comprende un dispositivo de energía de las olas, así como también un procedimiento para la extracción de energía de las olas del agua.

Antecedentes de la invención

Durante muchos años, se presta mucha atención a procedimientos respetuosos con el medio ambiente para la generación de energía, en particular mediante la extracción de energía del viento y las olas de agua, ver, por ejemplo, los documentos CN 101624960, GB 1591727 y WO 2016/022315. Contrariamente a la creencia popular, el movimiento del agua resultante de las olas no es un movimiento vertical, sino más bien un movimiento circular que comprende un componente tanto horizontal, así como también vertical. Por lo tanto, una placa vertical sumergida y una placa horizontal sumergida se someten a fuerzas de magnitud similar y, por lo tanto, son igualmente adecuadas para la extracción de energía de las olas.

La mayoría de los sistemas y procedimientos de la técnica anterior para la generación de energía a partir de las olas del agua en base a procedimientos para utilizar el movimiento vertical de las olas de agua, es decir, los sistemas se equipan con efectores flotantes que utilizan la diferencia de altura entre la cresta y la depresión de las olas.

Por ejemplo, el documento US 870706 describe un dispositivo que comprende una serie de efectores flotantes que se mueven hacia arriba y hacia abajo, impulsados por las variaciones del nivel de la superficie del agua y este movimiento se utiliza para impulsar un motor.

Un sistema similar que se utiliza como bomba de agua se divulga en el documento EP 1045138 en forma de planta para bombeo de agua. La planta comprende un efector flotante que impulsa el funcionamiento de un sistema de cilindro/pistón con dos cámaras de succión/fuerza contrarrestadas, cada una equipada con una tubería de succión que extrae agua del mar y una tubería de suministro que descarga el agua bombeada al consumidor.

Otros ejemplos se divulgan tanto en la patente de Estados Unidos 4698969 y la patente de Estados Unidos 4931662, que comprenden ambos dispositivos con uno o más efectores flotantes, que se mueven con las olas entre su cresta y su depresión y, por lo tanto, extraen energía.

La técnica anterior también comprende sistemas de la técnica anterior en los que el componente horizontal de la energía de las olas se utiliza para la extracción de energía.

Se puede encontrar un ejemplo en la patente de Estados Unidos 875950, donde varios efectores se fuerzan hacia adelante y hacia atrás debido al componente horizontal en la circulación del movimiento de la ola. Los efectores de acuerdo con la patente de Estados Unidos 875950 no oscile libremente, ya que el movimiento es amortiguado por uno o más arietes hidráulicos, que empujan el agua de mar a presión hacia una tubería colectora debido al movimiento forzado de los efectores. Esta tubería colectora se conduce a una estación de turbinas donde el agua de mar presurizada se utiliza para la potencia de una turbina.

Otro ejemplo en el que se utiliza el componente horizontal de las olas se describe en el documento WO 98/17911 que describe un generador marino eléctrico que comprende una válvula de esclusa oscilante con un efector en forma de superficie plana rectangular dispuesta verticalmente frente a las olas para la extracción de energía. El efector se ancla con bisagras en el fondo del mar.

Es más, la patente de Estados Unidos 8484965 describe un dispositivo para convertir la energía de las olas del océano, mediante el uso del componente horizontal de los movimientos de las olas. El dispositivo comprende al menos una estructura de soporte alargada y tres o más módulos efectores móviles independientemente, cada uno de los cuales lleva un efector, que se fuerza hacia adelante y hacia atrás por la acción de las olas. Un sistema de toma de potencia, unido tanto a la estructura de soporte como al efector, se energiza por el movimiento del efector con respecto a la estructura de soporte, y produce así energía útil, que puede ser un fluido presurizado, una mezcla de fluidos presurizados o potencia eléctrica.

El efector como se describe en la patente de Estados Unidos 8484965 solo tiene una longitud de recorrido limitada, la longitud de recorrido se define en gran medida por la carrera máxima del sistema de toma de potencia. La longitud máxima de carrera del sistema de toma de potencia es un compromiso entre la necesidad y la economía. Para un rendimiento óptimo, la carrera máxima debe ser mayor que la carrera más grande esperada durante la operación. Sin embargo, cuanto más larga sea la carrera, más pesado y costoso será el sistema. Por lo tanto, la longitud de la carrera siempre será un compromiso entre el costo y la practicidad.

Cuando se utilizan dispositivos para extraer energía del componente horizontal del movimiento de las olas, la deriva de los efectores presenta un problema técnico. Las olas irregulares no son simétricas, por lo tanto, se producirá una deriva, es decir, un movimiento sucesivo del efector desde su posición central hacia una de sus posiciones extremas durante el funcionamiento. Este es un problema tecnológico importante, ya que un efector ya desplazado hacia un extremo de su distancia máxima de recorrido, solo puede viajar una distancia más corta antes de llegar al final de la longitud del recorrido. Al alcanzar su longitud máxima de viaje, cesa la producción de energía. Además, cuando se bloquea el recorrido libre del efector, pueden acumularse grandes fuerzas sobre el efector debido al flujo discontinuo de la ola en movimiento.

Hasta ahora, la única solución conocida para realizar un sistema de autocentrado ha sido montar los efectores móviles con resortes mecánicos que los empujan hacia la posición central, durante los períodos en los que no hay cargas de olas en el sistema. Sin embargo, este sistema es tedioso y costoso de implementar, ya que requiere que la estructura, además de soportar las fuerzas de las olas, también tenga que hacer frente a las fuerzas internas causadas por los resortes de retorno activados. Además, los resortes instalados se instalan en un entorno marino que contiene un alto nivel de cloruro y estarán sujetos a millones de ciclos de carga, lo que los hace propensos a fallas por fatiga. Por lo tanto, existe una necesidad tecnológica urgente de un procedimiento simple y fácil de implementar que haga que los efectores se autocentren, y asegura así que la producción de energía sea óptima y que el sistema evite grandes cargas debido a fuerzas de parada no deseadas.

Objeto de la invención

El objeto de la invención es presentar un dispositivo de energía de las olas que pueda extraer energía de la componente horizontal de las olas del agua, donde el sistema de toma de potencia tiene un alto margen contra daños en olas altas, debido a que los efectores son autocentrantes lo que reduce la probabilidad de que los efectores se vean forzados hacia posiciones más allá de su límite de diseño.

Sumario de la invención

En un aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo de energía de las olas para extraer energía de las olas del agua, comprendiendo el dispositivo de energía de las olas:

- un miembro sustancialmente estacionario

- un efector conectado directa o indirectamente al miembro sustancialmente estacionario y configurado para moverse con respecto al miembro sustancialmente estacionario cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector, en el que

- el efector se configura para moverse paralelo a un eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario, desde una posición central predeterminada en el miembro sustancialmente estacionario, en una de las dos direcciones opuestas entre sí,

el dispositivo de energía de las olas comprende además al menos dos arietes hidráulicos que se disponen preferentemente de forma simétrica alrededor de cada efector 11 a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario 2, en el que al menos dos arietes hidráulicos comprenden cada uno:

- una sección de la base, al menos una sección de tubería y una sección central, en el que la sección central se configura para deslizarse dentro y fuera de una sección de tubería y una sección de tubería se configura para deslizarse dentro y fuera de la sección de la base, en el que las secciones juntas encierran un espacio sellado, que tiene un volumen que disminuye o aumenta cuando las secciones se deslizan hacia adentro y hacia afuera respectivamente,

- una entrada que comprende una válvula, para la entrada de agua en el espacio cerrado dentro del ariete hidráulico cuando la longitud del ariete hidráulico aumenta,

- una salida que comprende una válvula, configurada para sacar agua a presión desde el espacio cerrado dentro del ariete hidráulico cuando la longitud del ariete hidráulico disminuye, preferentemente en una tubería de presión,

en el que la sección de la base o la sección central se fijan en una posición predeterminada en el miembro sustancialmente estacionario y la otra se conecta directa o indirectamente al efector, de tal manera que cuando el efector se mueve con respecto al miembro sustancialmente estacionario:

- el área hidráulica efectiva de al menos uno de al menos dos arietes hidráulicos aumenta gradualmente a medida que el efector móvil disminuye la longitud de ese ariete hidráulico y

- el área hidráulica efectiva de al menos uno de al menos dos arietes hidráulicos se reduce gradualmente a medida que el efector móvil aumenta la longitud de ese ariete hidráulico.

Miembro sustancialmente estacionario:

El miembro sustancialmente estacionario puede ser como se describe en el documento WO 2010/031405. El miembro sustancialmente estacionario es preferentemente sustancialmente recto, sin embargo, podría ser más o menos curvado con la condición de que los efectores se monten de manera que puedan moverse a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario en al menos una distancia. En ciertas condiciones operativas, por ejemplo, fuertes corrientes cruzadas, el miembro sustancialmente estacionario puede alcanzar una forma ligeramente curva.

El término "miembro sustancialmente estacionario" significa que el miembro en uso se monta para permanecer sustancialmente estacionario cuando la pluralidad de efectores se mueve relativamente a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario. El eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario significa a lo largo de un eje sustancialmente paralelo a la longitud del miembro sustancialmente estacionario.

El miembro sustancialmente estacionario tiene principalmente el propósito de proporcionar al dispositivo de energía de las olas una estructura de referencia. Por tanto, el miembro sustancialmente estacionario es sustancialmente rígido en una realización. En una realización, el miembro sustancialmente estacionario se puede doblar ligeramente y/o se puede estirar/plegar en longitud, por ejemplo, al tener un plegado en acordeón. En una realización, el miembro sustancialmente estacionario se proporciona en módulos que se pueden conectar mecánicamente antes del despliegue. Igualmente, en una realización preferente, el miembro sustancialmente estacionario se hace de uno o unos pocos miembros que se pueden plegar o enrollar para facilitar su transporte.

En algunas realizaciones, el miembro sustancialmente estacionario se dispone horizontalmente en el agua, de manera que el efector se mueva a lo largo de un eje longitudinal horizontal, cuando las fuerzas de las olas actúan sobre él. En algunas realizaciones, el miembro sustancialmente estacionario es una tubería, tal como una tubería de presión o un cable de acero.

En algunas realizaciones, el miembro sustancialmente estacionario mantiene el flujo en el agua, mediante al menos dos boyas, preferentemente dispuestas en cada extremo del miembro sustancialmente estacionario. En algunas realizaciones, el miembro sustancialmente estacionario se mantiene estacionario mediante al menos dos cadenas de amarre, preferentemente dispuestas en cada extremo del miembro sustancialmente estacionario, en el que cada cadena de amarre se conecta a un ancla o sujeta a la superficie inferior debajo del miembro sustancialmente fijo o atado a la orilla. Sin embargo, el miembro sustancialmente estacionario puede mantenerse estacionario en el agua, por cualquier medio que se le ocurra a un experto.

Efector:

El efector de acuerdo con la presente invención, puede ser como se describe en la técnica anterior de los documentos US 875950, WO 98/17911 y WO 2010/031405 y se obligan a moverse a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario. Los efectores son sustancialmente verticales y, por tanto, se verán afectados predominantemente por la componente horizontal del movimiento del agua debido a las olas. Se desea que los efectores se dispongan sustancialmente simétricos con un plano de simetría perpendicular al eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario. Al disponer los efectores de esta manera, se minimiza el par ejercido por el efector sobre el miembro estacionario, lo que contribuye a mantener la estructura estacionaria ligera y económica. En algunas realizaciones, el efector es una placa colocada verticalmente en el agua, perpendicular al eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario.

En realizaciones preferentes, el dispositivo de energía de las olas comprende una pluralidad de efectores. El dispositivo de energía de las olas, en principio, puede tener tantos efectores como se desee. Generalmente, se desea seleccionar el número de efectores y la disposición de los efectores de manera que la fuerza sumada aplicada a todo el dispositivo de energía de las olas se mantenga relativamente baja. Mediante la disposición de tres o más efectores de modo que, cuando el dispositivo de energía de las olas esté en uso, la fuerza de oscilación mutua ejercida por los efectores se desfase entre sí. Por tanto, es posible mantener baja la fuerza sumada que afecta al amarre.

Con la opción de variar la superficie de resistencia de uno o más efectores, las fuerzas sumadas se someten a un control adicional para evitar fuerzas dañinas o un desgaste indebido. Al seleccionar el número de efectores, se debe considerar el espacio disponible para el dispositivo de energía de las olas, ya que los elementos efectores pueden ser menos efectivos si se disponen demasiado cerca entre sí. Sin embargo, en base a las enseñanzas en la presente memoria y el conocimiento general sobre las olas, el experto en la materia podrá seleccionar un número que funcione para una aplicación determinada. En una realización, el dispositivo de energía de las olas comprende al menos 3 efectores, tales como al menos 6 efectores, tales como al menos 10 efectores, tales como al menos 12 efectores, tales como al menos 24 efectores. En algunas realizaciones, el efector se hace penetrar por el miembro sustancialmente estacionario, preferentemente en el centro del efector. Por tanto, el efector puede comprender un orificio configurado para ser penetrado por el miembro sustancialmente estacionario.

En algunas realizaciones, el efector se conecta además a medios para estabilizar y facilitar el movimiento del efector, tal como un bastidor efector y ruedas adaptadas para desplazarse sobre el miembro sustancialmente estacionario, de manera que el efector se mueva suavemente a lo largo de un eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario, cuando las fuerzas de las olas actúan sobre él. En algunas realizaciones, un efector y el bastidor del efector se montan en un módulo efector conectado al miembro sustancialmente estacionario.

Cada efector se configura para tener una longitud máxima de desplazamiento a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario, que puede ser determinada por la longitud de la carrera de al menos dos arietes hidráulicos colocados simétricamente alrededor del efector y el nivel de compresión de al menos dos arietes hidráulicos simétricos, cuando el efector está en su posición central. En algunas realizaciones, la longitud máxima de desplazamiento del efector es la longitud de al menos uno de al menos dos arietes hidráulicos, cuando ese ariete hidráulico se extiende completamente, menos la longitud de la sección de la base de ese ariete hidráulico. En función del diseño del sistema, los efectores pueden tener distancias máximas de viaje igual o diferente. El hecho de que los efectores tengan una longitud máxima de desplazamiento a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario debe interpretarse de tal manera que los respectivos efectores puedan moverse a la longitud máxima de desplazamiento con la condición de que le proporcione la cantidad de fuerza requerida. Sin embargo, la longitud de viaje real durante la operación depende de las condiciones reales de las olas y los efectores no necesitan moverse a lo largo de la longitud máxima de viaje para producir agua presurizada.

Para un uso óptimo, se desea que la distancia máxima de desplazamiento para al menos dos de los efectores, tal como al menos aproximadamente la mitad de los efectores, tal como sustancialmente todos los elementos de resistencia, sea al menos aproximadamente 1 m, tal como al menos aproximadamente 5 m tal como al menos aproximadamente 10 m. Sin embargo, en principio, la longitud máxima de viaje no tiene límite superior. Si la longitud máxima de viaje es muy alta, es posible que simplemente aumente el costo sin resultar en un aumento de la energía extraída.

Pistones hidráulicos:

Cualquier combinación de arietes hidráulicos con sección transversal variable cae dentro de los límites de la presente invención. En realizaciones preferentes, el efector se conecta simétricamente directa o indirectamente a N*2, N e [1,2,3,4,5] arietes hidráulicos, de modo que el efector sea autocentrante y que la carga sobre el efector sea simétrica alrededor de su centro, preferentemente cuando el efector esté en su posición central, por ejemplo, en una posición de equilibrio. En realizaciones preferentes, al menos dos cilindros hidráulicos se comprimen parcialmente cuando el efector está en su posición central y la fuerza requerida para mover el efector en una dirección es la misma que la fuerza requerida para mover el efector en la dirección opuesta. En algunas realizaciones, al menos dos arietes hidráulicos se comprimen hasta una extensión de modo que su longitud sea la mitad de su longitud total cuando el efector está en su posición central.

Los cilindros hidráulicos comprenden una sección de la base, al menos una sección de tubería y una sección central. En algunas realizaciones, la sección de la base, al menos una sección de tubería y la sección central son cilindros. El término cilindro se utiliza aquí como un término genérico y no se limita a entidades con una sección transversal circular. Por lo tanto, en este contexto, los cilindros pueden tener cualquier sección transversal, incluidas formas elípticas y multifacéticas, incluidas formas triangulares, cuadradas y hexagonales.

La sección de la base y la sección central tienen cada una un extremo abierto y un extremo cerrado, mientras que al menos una sección de tubería tiene dos extremos abiertos. La sección central también puede ser una varilla maciza de metal, o cualquier otra forma que encaje en la sección de tubería con la holgura más pequeña en el ensamblaje del ariete hidráulico.

En algunas realizaciones, al menos dos arietes hidráulicos comprenden más de una sección de tubería, tal como dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve o diez secciones de tubería. El número de secciones de tubería incluidas en un ariete hidráulico varía preferentemente de 1 a 10 por razones prácticas, aunque un ariete hidráulico podría, teóricamente, comprender cualquier número de secciones de tubería. En algunas realizaciones, al menos dos arietes hidráulicos son arietes hidráulicos telescópicos.

La conexión mecánica del ariete hidráulico al miembro sustancialmente estacionario puede realizarse a través de uno o más puntos de acoplamiento, dispuestos en la sección de la base o en la sección central del ariete hidráulico. Los efectores y el miembro estacionario pueden interactuar parcial o totalmente a través de los arietes hidráulicos. En algunas realizaciones, un extremo de un ariete hidráulico se fija mecánicamente a un cierto punto a lo largo del eje longitudinal del miembro estacionario, mientras que la posición del otro extremo, que se conecta directa o indirectamente al efector, se determina por la posición del efector. Puede usarse un soporte para fijar el ariete hidráulico al miembro sustancialmente estacionario.

Cuando las secciones se deslizan entre sí, la longitud y el volumen interior del ariete hidráulico disminuyen. Esto sucede durante la compresión de un ariete hidráulico. Cuando las secciones se deslizan una fuera de la otra, la longitud y el volumen interior del ariete hidráulico aumentan. Esto sucede durante la extensión de un ariete hidráulico. Tras la compresión de un ariete hidráulico, la sección con la sección transversal hidráulica más pequeña, por ejemplo, la sección central, se activa primero y permanece activa hasta que se comprime por completo. En lo sucesivo, la segunda sección más pequeña, por ejemplo, una sección de tubería, se comprime y así sucesivamente, hasta que el ariete hidráulico se comprima completamente. Si el ariete hidráulico actúa contra una presión constante, el efecto de esta secuencia de activación es que la fuerza de reacción producida por el ariete hidráulico aumenta gradualmente a través de la secuencia de compresión.

Cuando el ariete hidráulico se extiende completamente y una fuerza de compresión actúa a lo largo del eje central en la sección central, la fuerza se transferirá desde la sección central al fluido en el ariete hidráulico, lo que hará que se acumule presión dentro del ariete hidráulico. Si la presión en el ariete hidráulico excede la presión de expulsión, la sección central comenzará a viajar hacia la tubería más pequeña del conjunto. Cuando la sección central se comprime completamente en la tubería más pequeña, el conjunto que comprende la sección central y la tubería más pequeña comenzará a viajar hacia la siguiente tubería del conjunto. Si la presión en el cilindro hidráulico es constante, esto requerirá una fuerza mayor, ya que el área hidráulica de la sección central el área hidráulica de la primera tubería es mayor que el área solo para la sección central. De esta manera, el área hidráulica efectiva del ariete hidráulico aumenta gradualmente a medida que se somete a compresión. Esta característica se utiliza en la presente invención para asegurar que la fuerza ejercida por el ariete hidráulico aumenta a medida que se comprime el ariete hidráulico, es decir, el efector se fuerza hacia un extremo.

Si un ariete hidráulico se comprime completamente y se aplica una fuerza de tracción a lo largo del eje central, el ariete se expandirá. En el caso general, la secuencia de expansión estará mucho menos definida en comparación con la secuencia de compresión, ya que la fricción en los sellos y la presión diferencial entre el fluido hidráulico del ariete y el ambiente determinarán la secuencia de expansión.

En algunas realizaciones, se disponen más de dos cilindros hidráulicos alrededor de cada efector, tal como dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve o diez arietes hidráulicos. De esa manera, la fuerza requerida para comprimir o extender los arietes hidráulicos puede incrementarse sin cambiar el tamaño de los arietes hidráulicos.

El número y el volumen total de un ariete hidráulico, conectado directa o indirectamente a cada efector, depende en gran medida de las condiciones del mar local. Si las aguas son muy poco profundas, el movimiento circular de las partículas de agua se superpone con una deriva hacia la orilla. En tales condiciones, una disposición sensata de los arietes hidráulicos sería tal que la fuerza necesaria para mover los arietes hidráulicos hacia la orilla sea mayor que la necesaria para moverlos en la dirección opuesta. Por ejemplo, si varios arietes hidráulicos se disponen en un primer lado de un efector, tal como dos arietes hidráulicos, y otro número de arietes hidráulicos se disponen en el segundo lado de un efector, tal como tres arietes hidráulicos, la fuerza requerida para comprimir los tres arietes hidráulicos es mayor que la fuerza necesaria para comprimir los dos arietes hidráulicos. Una configuración de este tipo puede ser ventajosa en aguas, con una dirección predominante de las partículas de agua, por ejemplo, en olas cercanas a la costa.

Medios de sellado y bloqueo:

Un ariete hidráulico puede comprender además medios de sellado y/o medios de bloqueo.

En algunas realizaciones, las secciones de cada ariete hidráulico comprenden medios de sellado, para garantizar que no entre ni salga agua del ariete hidráulico por otros medios que no sean a través de la entrada y la salida, respectivamente.

En algunas realizaciones, la disminución y/o aumento gradual del área hidráulica efectiva de cada ariete hidráulico se controla mediante medios de bloqueo, tales como medios de bloqueo magnético o medios de bloqueo mecánico o medios de bloqueo hidráulico o una combinación de los mismos.

Los arietes hidráulicos pueden estar equipados con medios de bloqueo que garanticen que la compresión y/o la expansión del ariete hidráulico se programen de manera que el área más alta disponible esté siempre activa durante la expansión. Los medios para esta expansión controlada abarcan, pero no se limitan a, fricción controlada, bloqueo mecánico, bloqueo electromecánico, bloqueo electromagnético, bloqueo magnético o medios hidráulicos.

En una realización preferente, los medios de bloqueo son acoplamientos magnéticos, donde el acoplamiento más fuerte se encuentra entre la sección central y la tubería más pequeña del conjunto hidráulico. Además, el siguiente acoplamiento magnético más fuerte se encuentra entre el primer elemento de tubería y el segundo elemento de tubería y así sucesivamente. Igualmente, en una realización preferente, los medios de bloqueo son cerraduras mecánicas, de diferentes resistencias o enclavadas geométricamente de modo que se garantice la secuencia de liberación correcta. Igualmente, en una realización preferente, los medios de bloqueo son en base al forzado que causa la diferencia de presión entre los volúmenes sellados en el conjunto de ariete hidráulico. La estrategia de bloqueo puede aplicarse a cualquier número de secciones de tubería, preferentemente todas las secciones de tubería en el ariete hidráulico. Todas las secciones de tubería pueden bloquearse mediante el uso de la misma estrategia de bloqueo, o pueden emplearse diferentes estrategias de bloqueo en el mismo ariete hidráulico.

Al menos dos cilindros hidráulicos se configuran para producir agua a presión que se empuja a través de la salida que comprende la válvula y hacia la tubería de presión, cuando el efector se mueve. En algunas realizaciones, la salida de cada ariete hidráulico se conecta en comunicación de fluidos a una tubería de presión, configurada para recibir agua a presión cuando los efectores se mueven. En algunas realizaciones, la tubería de presión se conecta a la salida de varios arietes hidráulicos, tal como todos los arietes hidráulicos. En algunas realizaciones, la tubería de presión se conecta a una turbina que puede convertir el agua presurizada en energía, tal como energía eléctrica. En algunas realizaciones, la tubería de presión se conecta a un filtro de ósmosis inversa, y produce así agua dulce a partir del agua presurizada. La tubería de presión puede penetrar en el efector.

La presente invención se refiere además a un procedimiento para extraer energía de las olas de agua, mediante el uso del dispositivo de energía de las olas descrito en la presente memoria.

La presente invención se refiere además a un sistema para extraer energía de las olas del agua, que comprende el dispositivo de energía de las olas descrito en la presente memoria.

El dispositivo de energía de las olas de la invención proporciona un nuevo procedimiento para extraer grandes cantidades de energía de las olas del agua, lo que minimiza o evita cargas no deseadas en el dispositivo debido a las fuerzas de frenado, y asegura así una larga duración del dispositivo en eso. Además, el sistema hace obsoleto el uso de resortes de retorno, y elimina así la necesidad de resortes de retorno, así como también la estructura necesaria para el soporte de estos resortes.

Hasta la presente invención, un obstáculo para el uso del componente horizontal de las olas de agua para la generación de energía ha sido la deriva del efector debido a las fuerzas horizontales altamente variables que implican las olas irregulares. Hasta ahora, los dispositivos de energía de las olas que utilizan el componente horizontal de las olas de agua para generar energía se diseñaron con resortes pasivos para forzar al efector a la posición central, dichos resortes agregan un costo y complejidad sustanciales, así como también un mayor riesgo de falla en el sistema. Debido a la presente invención, ahora es posible deshacerse de los resortes de retorno, y hace así el sistema más liviano, más barato y al mismo tiempo más robusto contra fallas por fatiga. Además, debido a que el sistema de toma de potencia de acuerdo con la invención ejerce una fuerza sobre los efectores, que depende de la posición del efector, la invención permite una recolección de energía más eficaz en pequeñas olas.

Debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, se dan solo a modo de ilustración, dado que diversos cambios y modificaciones dentro del espíritu y el ámbito de la invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de esta descripción detallada.

Breve descripción de las figuras

El dispositivo de energía de las olas de acuerdo con las realizaciones de la presente invención se describirá ahora con más detalle con respecto a las figuras adjuntas. Las figuras no deben interpretarse como limitantes de otras posibles realizaciones que caen dentro del ámbito del conjunto de reivindicaciones adjuntas.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente una descripción general de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con una realización de la presente invención,

La Figura 2 ilustra esquemáticamente una vista desde arriba de una granja de olas que comprende múltiples miembros sustancialmente estacionarios 2 y una pluralidad de efectores 11,

La Figura 3 ilustra esquemáticamente un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con una realización preferente de la presente invención,

La Figura 4 ilustra esquemáticamente una vista lateral de un ariete hidráulico desmontado (Figura 4a) y ensamblado (Figura 4b) de acuerdo con una realización de la presente invención,

La Figura 5 ilustra esquemáticamente diferentes realizaciones de la configuración de la entrada y salida en un ariete hidráulico,

La Figura 6 ilustra esquemáticamente un ariete hidráulico completamente extendido ensamblado, así como también diferentes etapas (b, c, d, e) parcialmente comprimidas del ariete hidráulico completamente extendido de acuerdo con una realización de la presente invención,

La Figura 7 ilustra esquemáticamente una vista tridimensional de un ariete hidráulico completamente extendido de acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención,

La Figura 8 ilustra esquemáticamente una vista tridimensional de un efector de acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención,

La Figura 9 ilustra esquemáticamente diferentes realizaciones de medios de bloqueo que se pueden usar con un ariete hidráulico de acuerdo con la presente invención,

La Figura 10 ilustra esquemáticamente un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención, donde los arietes hidráulicos están en diferentes posiciones de compresión,

La Figura 11 ilustra esquemáticamente diferentes configuraciones del efector y los arietes hidráulicos con respecto al miembro sustancialmente estacionario de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención,

La Figura 12 ilustra esquemáticamente dos realizaciones de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención, en el que el efector se conecta a los medios 28 para estabilizar y facilitar el movimiento del efector y

La Figura 13 ilustra esquemáticamente una realización de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención, donde el efector se conecta directa (13a) o indirectamente (13b) a dos miembros sustancialmente estacionarios.

Descripción detallada de las realizaciones de la invención

La Figura 1 es una visión esquemática de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con una realización de la presente invención. El miembro sustancialmente estacionario se mantiene estacionario en el agua mediante dos boyas 3, dos cadenas de amarre 4 y dos anclas 5. El miembro sustancialmente estacionario 2 se monta con cuatro módulos efectores 1, cada uno de los cuales comprende un efector 11, medios 28 para estabilizar y facilitar el movimiento del efector a lo largo del eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario 2 y dos arietes hidráulicos 14a, 14b, dispuestos simétricamente alrededor de cada efector.

El efector 11 es una estructura en forma de placa, que se empuja hacia adelante y hacia atrás por la acción oscilante del movimiento ondulatorio. Además de las fuerzas que empujan el efector hacia adelante y hacia atrás, el efector también experimentará cargas no simétricas debido a las irregularidades en el movimiento de las olas. Para manejar las cargas no simétricas, el efector 11 puede montarse en un bastidor del efector 28a, que incluye ruedas 28c que se desplazan sobre el miembro sustancialmente estacionario 2 (Véase la Figura 3 para más detalles). Para extraer energía útil del movimiento del efector, cada extremo de los efectores se acopla directa o indirectamente a un extremo de un ariete hidráulico 14, que a su vez se fija al miembro sustancialmente estacionario 2 en el extremo opuesto.

En funcionamiento, los efectores 11 se fuerzan hacia adelante y hacia atrás y la fuerza ejercida sobre estos se transferirá a los arietes hidráulicos de la estructura estacionaria. Cuando los efectores se mueven a lo largo del eje longitudinal de la estructura estacionaria, un ariete hidráulico se comprime, mientras que el otro se extiende. Durante la compresión de un ariete hidráulico, se genera agua presurizada dentro de ese ariete hidráulico 14, que se transfiere desde una salida 24 en cada ariete hidráulico 14, a una tubería de presión 6 y se alimenta a una turbina no incluida en el croquis, que puede convertir el agua a presión para convertirla en energía, tal como energía eléctrica. Al instalar el sistema, primero se une cada cadena 4 a un ancla 5 en un extremo y una boya en el otro, donde después se despliegan las anclas. A continuación, el miembro sustancialmente estacionario 2 se coloca entre las boyas 3 y se tensa, lo que hace que el conjunto quede sustancialmente fijo en posición. Luego, una tubería de presión 6 se une a la estructura, dejándola lista para el montaje en los módulos efectores al conectarse a la salida de cada uno de los cilindros hidráulicos 14. Después de haber asegurado el miembro sustancialmente estacionario 2, se unen los módulos efectores. En algunas condiciones operativas, la estrategia de montaje puede ser engorrosa, ya que la sustitución del módulo efector requerirá no solo el desacoplamiento del bastidor del efector 28a, sino también el desacoplamiento de los arietes hidráulicos 14 de sus puntos de montaje. Para garantizar una sustitución y reparación más sencillas de los módulos efectores, a veces es conveniente montar tanto el efector 11, el bastidor del efector 28a como los arietes hidráulicos 14 en un módulo 1, lo que hace que el montaje y el desmontaje sean sencillos y eficaces.

La Figura 2 ilustra una vista desde arriba de una granja de olas que comprende múltiples miembros sustancialmente estacionarios 2 con una pluralidad de efectores 11 que actúan a lo largo de cada miembro sustancialmente estacionario. Todas las tuberías de presión 6a, 6b, 6c se alimentan a la misma tubería de presión del colector 7 que recoge las corrientes de agua presurizada y la transporta a una turbina 8. En la figura se muestran los anclajes auxiliares opcionales 5b para el manejo de contracorrientes, cuando las condiciones locales del mar u otras condiciones operativas así lo exijan.

Se hace referencia a la Figura 3 que ilustra un dispositivo de energía de las olas que comprende un miembro sustancialmente estacionario 2 y una placa efectora 11 que se hace penetrar por el miembro sustancialmente estacionario 2. La placa del efector 11 se configura para moverse con relación al miembro sustancialmente estacionario 2 cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector 11. Más específicamente, el efector 11 se configura para moverse paralelo a un eje longitudinal 18 del miembro sustancialmente estacionario, desde una posición central predeterminada 19 en el miembro sustancialmente estacionario 2, en una de las dos direcciones opuestas entre sí.

El dispositivo de energía de las olas comprende además dos arietes hidráulicos 14a, 14b, que se disponen simétricamente alrededor del efector 11 a lo largo del eje longitudinal 18 del miembro sustancialmente estacionario 2.

Los dos arietes hidráulicos 14a, 14b de la Figura 3 cada una comprende cinco secciones: una sección de la base 144, tres secciones de tubería 143a, 143b, 143c y una sección central 142. Los dos arietes hidráulicos 14a, 14b comprenden cada uno además una entrada 21 que comprende una válvula 22, para introducir agua en el espacio cerrado 20 dentro del ariete hidráulico 14a, 14b, cuando la longitud 23 del ariete hidráulico 14a, 14b aumenta (entrada y válvula no mostrada en la figura). Los dos arietes hidráulicos 14a, 14b comprenden cada uno además una salida 24 que comprende una válvula 25, configurada para sacar agua a presión del espacio cerrado 20 dentro del ariete hidráulico 14 cuando la longitud 23 del ariete hidráulico 14a, 14b disminuye (la válvula no se muestra en figura).

La sección de la base 144 de los arietes hidráulicos se fija en una posición predeterminada 26 en el miembro sustancialmente estacionario 2 y la sección central 142 se conecta indirectamente a la placa efector 11 a través de un bastidor efector 28a que comprende ruedas 28c. La función del bastidor efector 28a es estabilizar el efector 11 y la función de las ruedas 28c es facilitar el movimiento del efector a lo largo del miembro sustancialmente estacionario 2. Los dos arietes hidráulicos 14 se comprimen en una extensión de modo que su longitud 23 es la mitad de su longitud total menos la longitud de la sección de la base 144 y el efector está en su posición central 19. Por tanto, la fuerza requerida para mover el efector 11 en una dirección es la misma que la fuerza requerida para mover el efector 11 en la dirección opuesta. Cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector 11, el efector 11 se mueve con relación al miembro sustancialmente estacionario.

La Figura 4 ilustra esquemáticamente una vista lateral de un ariete hidráulico 14 desmontado (Figura 4a) y ensamblado (Figura 4b) de acuerdo con una realización de la presente invención.

Un ariete hidráulico 14 de acuerdo con la presente invención comprende al menos tres secciones que incluyen una sección de la base 144, una sección de tubería 143 y una sección central 142. El ariete hidráulico 14 puede comprender más de una sección de tubería 143, tal como entre dos o diez secciones de tubería. En teoría, un ariete hidráulico 14 de acuerdo con la presente invención puede comprender más de diez secciones de tubería 143. Cuando el ariete hidráulico comprende más de una sección de tubería 143, la sección de tubería más grande se denomina primera sección de tubería 143a, la segunda sección de tubería más grande se denomina segunda sección de tubería 143b y así sucesivamente.

El ariete hidráulico 14 desmontado de la Figura 4a comprende cinco secciones 144, 143, 142: una sección de la base 144, tres secciones de tubería 143a, 143b, 143c y una sección central 142. La sección de la base 144 tiene un extremo cerrado 31 y un extremo abierto 30 (indicado por líneas de puntos), las secciones de tubería 143 tienen dos extremos abiertos 30 y la sección central 142 tiene un extremo abierto 30 y un extremo cerrado 31. Las secciones 144, 143, 142 del ariete hidráulico 14 comprenden medios de sellado 33, lo que asegura que el espacio 20 dentro de un ariete hidráulico ensamblado 14 se sella de modo que el agua solo pueda entrar o salir del ariete hidráulico 14 a través de la entrada y salida de los arietes hidráulicos. Los medios de sellado 33 también pueden asegurar las secciones, lo que evita que se deslicen una vez que se ensamblan. Dichos medios de sellado 33 pueden ser como se ilustra en la Figura 4a o puede ser cualquier otro tipo de medio de sellado 33 que se le ocurra al experto.

La sección de la base 144 se configura para recibir la primera sección de tubería 143a y la primera sección de tubería 143a se configura para deslizarse dentro y fuera de la sección de la base 144. De la misma manera, la primera sección de tubería 143a se configura para recibir la segunda sección de tubería 143b y la segunda sección de tubería 143b se configura para deslizarse dentro y fuera de la primera sección de tubería 143a. La segunda sección de tubería 143b se configura para recibir la tercera sección de tubería 143c, que se configura para deslizarse dentro y fuera de la segunda sección de tubería 143b. La tercera sección de tubería 143c se configura para recibir la sección central 142 y la sección central 142 se configura para deslizarse dentro y fuera de la tercera sección de tubería 143c.

La sección de la base comprende además una entrada 21 y una salida 22. La entrada 21 comprende una válvula 22, configurada para introducir agua en el ariete hidráulico 14 cuando se aumenta la longitud del ariete hidráulico 14. La salida 24 comprende una válvula 25, configurada para sacar agua del ariete hidráulico 14, cuando se reduce la longitud del ariete hidráulico 14. Teóricamente, cualquiera de las secciones podría comprender la entrada 21 y/o la salida 24.

La Figura 4b ilustra un sistema hidráulico ensamblado a partir de las secciones 144, 143a, 143b, 143c, 142 mostradas en la Figura 4a. Cuando se ensambla el ariete hidráulico 14, las secciones 144, 143a, 143b, 143c, 142 juntas encierran un espacio sellado 20 con un volumen, donde el agua solo puede entrar y salir del ariete hidráulico 14 a través de la entrada 21 y la salida 22.

La Figura 5 ilustra diferentes realizaciones de la configuración de la entrada 21 y la salida 24 en una sección de la base de un ariete hidráulico. Si se utilizan válvulas externas, la entrada y la salida pueden combinarse. Para mayor claridad, todos los arietes hidráulicos 14 de la presente invención se equipan con una entrada 21 y/o una salida 24.

La Figura 6 ilustra un ariete hidráulico completamente extendido ensamblado con cinco secciones (a), así como también diferentes etapas parcialmente comprimidas (b, c, d, e) del ariete hidráulico completamente extendido.

Una compresión completa de un ariete hidráulico completamente extendido 14 (a) con cinco secciones, comprende cuatro pasos (a a b, b a c, c a d y d a e). En el primer paso de compresión (a a b), el volumen dentro del ariete hidráulico disminuye, a medida que la sección central 142 se desliza hacia la tercera sección de tubería 143c, mientras que las otras secciones no se mueven. Cuando la sección central 142 no puede deslizarse más en la tercera sección de tubería 143c, se inicia el segundo paso de compresión (b a c) y la tercera sección de tubería 143c se desliza hacia la segunda sección de tubería 143b. La fuerza requerida en el segundo paso de compresión es mayor que la fuerza requerida en el primer paso de compresión, a medida que aumenta el área hidráulica efectiva. Cuando la tercera sección de tubería 143c no puede deslizarse más en la segunda sección de tubería 143b, se inicia el tercer paso de compresión (c a d) y la segunda sección de tubería 143b se desliza hacia la primera sección de tubería 143c. La fuerza requerida en el tercer paso de compresión es mayor que la fuerza requerida en el segundo paso de compresión, a medida que aumenta el área hidráulica efectiva. Cuando la segunda sección de tubería 143b no puede deslizarse más en la primera sección de tubería 143a, se inicia el cuarto paso de compresión (d a e) y la primera sección de tubería 143a se desliza hacia la sección de la base 144. La fuerza requerida en el cuarto paso de compresión es mayor que la fuerza requerida en el tercer paso de compresión, a medida que aumenta el área hidráulica efectiva. La fuerza requerida para comprimir el ariete hidráulico se proporciona por las fuerzas de las olas que actúan sobre el efector.

De la misma manera, una extensión completa de un ariete hidráulico completamente comprimido (e) comprende cuatro pasos (e a d, d a c, c a b y b a a). La fuerza requerida para extender el ariete hidráulico se proporciona por las fuerzas de las olas que actúan sobre el efector, en la dirección opuesta, que las fuerzas de las olas que actúan sobre el efector de manera que el ariete hidráulico se comprime. Para asegurar que el ariete hidráulico se extienda de acuerdo con los pasos descritos en la Figura 6, el ariete hidráulico 14 puede comprender además un medio de bloqueo 27.

La Figura 7 ilustra una vista tridimensional de un ariete hidráulico completamente extendido 14 de acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención.

El ariete hidráulico 14 ilustrado en la Figura 7a comprende cinco secciones 144, 143a, 143b, 143c, 142. Cada sección es un cilindro que tiene una longitud y una sección transversal. Los cilindros de la Figura 7a tienen una sección transversal circular. Sin embargo, un cilindro de un ariete hidráulico 14 de acuerdo con la presente invención también puede tener una sección transversal poligonal, tal como una sección transversal cuadrada o hexagonal. La Figura 7b ilustra una vista tridimensional de un ariete hidráulico 14 con cuatro secciones, una sección de la base 144, dos secciones de tubería 143a, 143b y una sección central 142, todas con una sección transversal hexagonal. La Figura 7c ilustra una vista tridimensional de un ariete hidráulico 14 con tres secciones, una sección de la base 144, una sección de tubería 143 y una sección central 142, todas con una sección transversal cuadrada.

El volumen dentro de un ariete hidráulico 14 completamente extendido en función del número de secciones, así como también de la longitud y el diámetro de cada sección, que pueden variarse en función del uso deseado.

La Figura 8 ilustra esquemáticamente una vista tridimensional de un efector 11 de acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención. La Figura 8a ilustra una realización de un efector 11, que tiene una estructura en forma de placa cuadrada. Sin embargo, el efector 11 puede tener cualquier otra forma, tal como circular o cualquier forma poligonal, tal como hexagonal. Lo importante es que el efector 11 tenga un área superficial sobre la que las olas puedan actuar con una fuerza suficiente para mover el efector 11. La Figura 8b ilustra una realización de un efector 11 configurado para ser penetrado por el miembro sustancialmente estacionario 2. El efector 11 tiene una estructura en forma de placa hexagonal y tiene un orificio 34 que se extiende a través del efector 11, en el medio del efector. De esta manera, el efector 11 puede moverse con relación al miembro sustancialmente estacionario 2, como una perla en una cuerda, cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector 11. La Figura 8c ilustra una vista lateral de un efector 11 de acuerdo con la presente invención. Esta vista lateral se utiliza en todas las figuras para ilustrar un efector 11.

La Figura 9 ilustra diferentes medios de bloqueo 27 que pueden usarse con un ariete hidráulico 14 de acuerdo con la presente invención. Dichos medios de bloqueo 27 pueden ser, por ejemplo, magnéticos (Figura 9a), hidráulicos (Figura 9b), mecánicos (Figura 9c) o una combinación de los mismos. La Figura 9a ilustra la secuencia de expansión para un ariete hidráulico equipado con un medio de bloqueo magnético 27. La ventaja del mecanismo de bloqueo magnético es que la secuencia de expansión se puede controlar de manera que la sección de tubería más grande disponible siempre se expanda completamente antes de que se active la siguiente sección. En la Figura 9b se muestra la secuencia de expansión similar a la mostrada en la Figura 9a, aunque realizada mediante el uso de medios de bloqueo hidráulico 27. En la Figura 9b se observa que la sección de tubería se equipa con un mamparo, y dicho mamparo tiene un orificio centrado. Además, la sección central 142 se equipa con una extrusión que encaja en el orificio del mamparo. Cuando el ariete hidráulico se comprime completamente, la extrusión de la sección central 142 bloquea el orificio en el mamparo, y sella así el volumen representado V. Cuando la sección central 142 se separa de la sección de la base 144, el movimiento expandirá el volumen V ligeramente; por lo tanto, reduzca la presión en el volumen V y cree una diferencia de presión resultante sobre el mamparo. Esta diferencia de presión dará como resultado una fuerza que actúa sobre el mamparo, la cual empuja el mamparo y, por lo tanto, toda la sección de tubería hacia la sección central 142. Esto bloqueará efectivamente la sección central 142 a la sección de tubería 143. La sección de tubería 143 y la sección central 142 se moverán juntas, hasta que la sección de tubería 143 alcance la extensión máxima. En este punto, la sección central 142 continúa su movimiento hasta que la extrusión de la pieza central se extrae del orificio en el mamparo, después de lo cual se libera la bajo presión en el volumen V. El orificio en el mamparo o la extrusión en la pieza central pueden comprender medios para un sellado mejorado, como sellos, labios de goma o revestimientos elásticos. Aunque el mecanismo de bloqueo hidráulico de las figuras es en base a un solo orificio y una sola extrusión, en algunas aplicaciones se pueden preferir múltiples pares de orificios/extrusión. En función de la efectividad y característica del sistema de sellado, el mamparo puede montarse con una o más válvulas de una vía que liberan la sobrepresión en el volumen V durante la compresión del ariete hidráulico. La Figura 9c ilustra una secuencia de expansión similar a la mostrada en la Figura 9a y 9b, aunque realizados con medios de bloqueo mecánicos.

La Figura 10 ilustra un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con una realización de la presente invención, donde los dos arietes hidráulicos se encuentran en diferentes etapas de compresión. El dispositivo de energía de las olas en la Figura 10a, 10b, 10c, 10d y 10e comprenden un miembro sustancialmente estacionario 2 y un efector 11 que se hace penetrar por el miembro sustancialmente estacionario 2. El efector 11 se conecta directamente a dos cilindros hidráulicos 14a, 14b, colocados simétricamente alrededor del efector 11. Cada efector comprende cinco secciones, una sección de la base 144, tres secciones de tubería 143a, 143b, 143c y una sección central 142. La sección de la base comprende una entrada y una salida (no se muestra en la figura). El efector 11 se conecta directamente a la sección central 144 de cada ariete hidráulico 14a, 14b, mientras que la sección de la base se fija en una posición predeterminada 26 en el miembro sustancialmente estacionario 2. En la Figura 10c, el efector 11 está en su posición central 19 con respecto al miembro sustancialmente estacionario 2 y los dos arietes hidráulicos 14a, 14b se comprimen en una extensión de manera que su longitud es la mitad de su longitud total menos la longitud de la sección de la base 144. Por tanto, la fuerza requerida para mover el efector 11 en una dirección es la misma que la fuerza requerida para mover el efector 11 en la dirección opuesta. Cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector 11 en una dirección, el efector 11 se mueve con relación al miembro sustancialmente estacionario. Cuando el efector se mueve en una dirección, (Figura 10c a 10d y 10d a 10e (el efector se mueve hacia la izquierda)) el área hidráulica efectiva de uno 14a de los dos arietes hidráulicos 14a, 14 aumenta gradualmente a medida que el efector móvil 11 disminuye la longitud de ese ariete hidráulico 14a y el área hidráulica efectiva del otro 14b de los dos arietes hidráulicos 14a, 14b disminuye gradualmente a medida que el efector móvil 11 aumenta la longitud 23 de ese ariete hidráulico 14b. Cuando el efector se mueve en la dirección opuesta (Figura 10c a 10b y 10b a 10a (el efector se mueve hacia la derecha)), el área hidráulica efectiva de uno 14b de los dos arietes hidráulicos 14a, 14b aumenta gradualmente a medida que el efector móvil 11 disminuye la longitud 23 de ese ariete hidráulico 14b y el área hidráulica efectiva del otro 14a de los dos arietes hidráulicos 14a, 14b disminuye gradualmente a medida que el efector móvil 11 aumenta la longitud de ese ariete hidráulico 14a.

Por lo tanto, la fuerza adquirida para mover el efector debe ser lo suficientemente fuerte como para extender un ariete hidráulico y comprimir otro. Al menos dos arietes hidráulicos tienen un área hidráulica variable, de manera que el área hidráulica efectiva de un ariete hidráulico 14 aumenta gradualmente mientras que el área hidráulica efectiva del otro ariete hidráulico 14 se reduce gradualmente, la fuerza requerida para mover uno el ariete hidráulico 14 desde su posición central 19 hacia una de sus posiciones extremas aumenta a medida que el ariete hidráulico 14 se mueve hacia una de las posiciones extremas, mientras que la fuerza adquirida para mover el efector 11 en la otra dirección (hacia la posición central 19) disminuye gradualmente hasta que el efector vuelva a su posición central. Si se aplica fuerza en la dirección opuesta, sucederá lo mismo. Por tanto, el dispositivo de energía de las olas de la presente invención facilita que el efector 11 vuelva a la posición en la que la carga sobre el efector 11 es simétrica alrededor de su centro, por ejemplo, su posición central 19.

La longitud máxima de desplazamiento 29 del efector 11 es la longitud de uno 14a de los dos arietes hidráulicos 14a, 14b, cuando ese ariete hidráulico se extiende completamente, menos la longitud de la sección de la base de ese ariete hidráulico. Cuando el efector se mueve, uno de los dos arietes hidráulicos 14a, 14b se comprime, produce agua a presión dentro de ese ariete hidráulico, que se empuja a través de la válvula 25 de la salida 24 y sale por la tubería 6. El agua presurizada puede fluir luego a una turbina, que convierte el agua presurizada en energía, tal como energía eléctrica (No se muestra en la figura).

La Figura 11 ilustra diferentes configuraciones del efector 11 y los arietes hidráulicos 14 con respecto al miembro sustancialmente estacionario 2 de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención.

En algunas realizaciones, el efector 11 se conecta directamente a la sección central 142 de al menos dos arietes hidráulicos (Figuras 11a, 11b, 11c).

En algunas realizaciones, el efector 11 se conecta directamente al miembro sustancialmente estacionario 2, de manera que se penetre por el miembro sustancialmente estacionario 2, preferentemente en el medio del efector 11 (Figura 11a, 11c, 11e, 11f, 11. En algunas realizaciones, el efector 11 se conecta indirectamente al miembro sustancialmente estacionario 2, tal como a través de los dos arietes hidráulicos 14 (Figura 11b)). En algunas realizaciones, el efector 11 se conecta indirectamente al miembro sustancialmente estacionario y los dos arietes hidráulicos, por ejemplo, a través de un miembro rígido que conecta el efector con los dos arietes hidráulicos 14a, 14b (Figura 11, d, 11h).

En algunas realizaciones, la sección de la base 144 de los dos arietes hidráulicos se conecta directa o indirectamente al efector 11, mientras que la sección central 142 se fija en un punto a lo largo del miembro sustancialmente estacionario 2 (Figura 11e).

En algunas realizaciones, el dispositivo de energía de las olas comprende más de dos arietes hidráulicos 14 (Figura 11f, 11g). En algunas realizaciones, más de un efector se conecta indirectamente a los dos cilindros hidráulicos (Figura 11h). En algunas realizaciones, el miembro sustancialmente estacionario se une a un bastidor de soporte unido a un cable de acero (11c). Además de ahorrar mano de obra, la utilización de un bastidor de soporte también es preferente desde el punto de vista estructural, ya que se minimizan las cargas del par, así como también las cargas transversales al cable de acero.

En general, cualquier combinación de arietes hidráulicos de cualquier área hidráulica y configuración del dispositivo de energía de las olas puede encontrar uso de acuerdo con la presente invención, siempre que en los arietes hidráulicos se asegure que las fuerzas sobre la placa efectora crezcan a medida que el efector se aleja de su posición central en cualquiera de las direcciones posibles.

La Figura 12 ilustra dos realizaciones de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención, en el que el efector se conecta a los medios 28 para estabilizar y facilitar el movimiento del efector. En una realización, ilustrada en la Figura 12a, los medios 28 para estabilizar y detener el movimiento del efector comprenden alambres metálicos rígidos 28b que conectan el efector 11 a un elemento que comprende ruedas 28c. En otra realización ilustrada en la Figura 12b, los medios 28 para estabilizar y detener el movimiento del efector comprenden un bastidor del efector 28a y ruedas 28c.

La Figura 13 ilustra una realización de un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la presente invención, donde el efector 11 está directamente (Figura 13a) o indirectamente a través de un bastidor del efector 28a, conectado a dos miembros sustancialmente estacionarios.

En la mayoría de las figuras, la configuración de los arietes hidráulicos 14 se limita a una disposición simétrica en la que el efector se carga con dos arietes hidráulicos montados simétricamente alrededor de la línea de simetría definida por el efector 2. Sin embargo, muchas otras configuraciones son igualmente válidas de acuerdo con la presente invención.

Aunque la presente invención se describe en relación con las realizaciones especificadas, no debe interpretarse como limitada en modo alguno a los ejemplos presentados. El ámbito de la presente invención se establece mediante el conjunto de reivindicaciones adjunto. En el contexto de las reivindicaciones, los términos "que comprende" no excluyen otros posibles elementos o etapas. Además, la mención de referencias tales como "un" o "una", etc. no debe interpretarse como excluyente de una pluralidad. El uso de signos de referencia en las reivindicaciones con respecto a los elementos indicados en las figuras tampoco se interpretará como una limitación del ámbito de la invención. Además, las características individuales mencionadas en diferentes reivindicaciones pueden posiblemente combinarse ventajosamente, y la mención de estas características en diferentes reivindicaciones no excluye que una combinación de características no sea posible y ventajosa.

Lista de números de referencia usados

1 módulo efector

2 miembro sustancialmente estacionario

3 boyas

4 cadenas de amarre

ancla

tubería de presión

turbina

tubería de presión principal

efector

bastidor del efector

ruedas

ariete hidráulico

2 sección central

3 sección de tubería

4 sección de la base

medios de fijación

eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario

posición central del efector con relación al miembro sustancialmente estacionario espacio sellado dentro del ariete hidráulico

entrada en el ariete hidráulico

válvula en la entrada del ariete hidráulico

salida en el ariete hidráulico

válvula en la salida del ariete hidráulico

posición en un miembro sustancialmente estacionario, donde la sección de la base se fija medios de bloqueo

medios para estabilizar y facilitar el movimiento del efector

a bastidor del efector

b alambres

c ruedas

longitud máxima de viaje

extremo abierto de la sección del ariete hidráulico

extremo cerrado de la sección del ariete hidráulico

medios de sellado

agujero en el efector, configurado para ser penetrado

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de energía de las olas para extraer energía de las olas del agua, comprendiendo el dispositivo de energía de las olas:

- un miembro sustancialmente estacionario (2)

- un efector (11) que se conecta directa o indirectamente al miembro sustancialmente estacionario (2) y se configura para moverse con relación al miembro sustancialmente estacionario (2) cuando las fuerzas de las olas actúan sobre el efector (11), en el que

- el efector (11) se configura para moverse paralelo a un eje longitudinal (18) del miembro sustancialmente estacionario, desde una posición central predeterminada (19) en el miembro sustancialmente estacionario (2), en cualquiera de las dos direcciones opuestas entre sí,

el dispositivo de energía de las olas comprende además al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b), preferentemente dispuestos simétricamente alrededor de cada efector (11) a lo largo del eje longitudinal (18) del miembro sustancialmente estacionario (2), en el que al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) cada uno comprende:

- una sección de la base (144), al menos una sección de tubería (143) y una sección central (142), en el que la sección central (142) se configura para deslizarse dentro y fuera de una sección de tubería (143) y una sección de tubería (143) se configura para deslizarse dentro y fuera de la sección de la base (144), en el que las secciones (142, 143, 144) juntas encierran un espacio sellado (20), que tiene un volumen que disminuye o aumenta cuando las secciones (142, 143, 144) se deslizan hacia adentro y hacia afuera respectivamente, - una entrada (21) que comprende una válvula (22), para la entrada de agua en el espacio cerrado (20) dentro del ariete hidráulico (14a, 14b), cuando la longitud (23) del ariete hidráulico (14a, 14b) aumenta,

- una salida (24) que comprende una válvula (25), configurada para extraer agua a presión desde el espacio cerrado (20) dentro del ariete hidráulico (14) cuando la longitud (23) del ariete hidráulico (14a, 14b) disminuye, preferentemente en una tubería de presión (6),

en el que la sección de la base (144) o la sección central (142) se fijan en una posición predeterminada (26) en el miembro sustancialmente estacionario y la otra se conecta directa o indirectamente al efector (11), de tal manera que cuando el efector (11) se mueve con relación al miembro sustancialmente estacionario:

- el área hidráulica efectiva de al menos un ariete hidráulico (14a) de los al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) aumenta gradualmente a medida que el efector móvil (11) disminuye la longitud (23) de ese ariete hidráulico (14a) y

- el área hidráulica efectiva de al menos un ariete hidráulico (14b) de los al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b) se reduce gradualmente a medida que el efector móvil (11) aumenta la longitud (23) de ese ariete hidráulico (14b).

2. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las secciones (142, 143, 144) de cada ariete hidráulico (14) comprenden medios de sellado (33), para garantizar que no pueda fluir agua dentro o fuera del ariete hidráulico por otros medios que no sean a través de la entrada (21) y la salida (24) respectivamente.

3. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la disminución o el aumento gradual del área hidráulica efectiva de cada ariete hidráulico se controla mediante medios de bloqueo (27), en el que los medios de bloqueo (27) se basan en medios de bloqueo magnéticos o en medios de bloqueo mecánico o en medios de bloqueo hidráulico o una combinación de los mismos.

4. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el miembro sustancialmente estacionario se dispone horizontalmente en el agua, de manera que el efector (11) se mueve a lo largo de un eje longitudinal horizontal, cuando las fuerzas de las olas actúan sobre este.

5. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el miembro sustancialmente estacionario (2) se mantiene estacionario mediante al menos dos cadenas de amarre (4), preferentemente dispuestas en cada extremo del miembro sustancialmente estacionario (2), en el que cada cadena de amarre (4) se conecta a un ancla (5) o se sujeta a la superficie inferior debajo del miembro sustancialmente fijo (2) o sujeta a la orilla.

6. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el miembro sustancialmente estacionario se mantiene a flote en el agua mediante al menos dos boyas (3), preferentemente dispuestas en cada extremo del miembro sustancialmente estacionario (2).

7. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el miembro sustancialmente estacionario (2) es un cable de acero o una tubería de presión (6).

8. El dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el efector (11) es una placa que se coloca verticalmente en el agua, perpendicular al eje longitudinal del miembro sustancialmente estacionario (2).

9. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el efector (11) se hace penetrar por el miembro sustancialmente estacionario (2), preferentemente en el centro del efector (11).

10. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el efector (11) se conecta además a los medios (28) para estabilizar y facilitar el movimiento del efector (11), tal como un bastidor del efector (28a) o alambres (28b) conectados a ruedas (28c) adaptados para desplazarse sobre el miembro sustancialmente estacionario (2), de manera que el efector (11) se mueva suavemente a lo largo de un eje longitudinal (18) del miembro sustancialmente estacionario (2), cuando las fuerzas de las olas actúan sobre él.

11. El dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que la longitud máxima de desplazamiento (29) del efector (11) es la de la longitud de al menos un ariete hidráulico (14a) de los al menos dos arietes hidráulicos (14a, 14b), cuando ese ariete hidráulico se extiende completamente, menos la longitud de la sección de la base de ese ariete hidráulico.

12. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que al menos dos arietes hidráulicos (14) se comprimen parcialmente cuando el efector (11) está en su posición central (19) y la fuerza requerida para mover el efector (11) en una dirección es la misma que la fuerza necesaria para mover el efector (11) en la dirección opuesta.

13. Un dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que al menos dos arietes hidráulicos (14) se comprimen en una extensión de modo que su longitud (23) sea la mitad de su longitud total cuando el efector está en su posición central (19).

14. El dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que la salida de cada ariete hidráulico (14) se conecta en comunicación de fluidos a una tubería de presión (6), configurada para recibir agua a presión cuando los efectores (11) se mueven.

15. El dispositivo de energía de las olas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que la tubería de presión (6) se conecta a una turbina (32) que puede convertir el agua a presión en energía, tal como energía eléctrica.