ES2903242T3 - Sistema para conversión de energía y método respectivo - Google Patents

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ES2903242T3 ES18703363T ES18703363T ES2903242T3 ES 2903242 T3 ES2903242 T3 ES 2903242T3 ES 18703363 T ES18703363 T ES 18703363T ES 18703363 T ES18703363 T ES 18703363T ES 2903242 T3 ES2903242 T3 ES 2903242T3
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Abstract

Sistema (1) para la conversión de energía, que comprende: - una estructura de soporte (2) que define al menos un canal guía (3); - al menos una pluralidad de elementos extensibles (4) intercambiables entre una configuración comprimida y una configuración dilatada, y viceversa, y configurados para mover un volumen de un fluido (100) en el que pueden estar sumergidos, siendo el volumen igual a la diferencia de volumen predeterminada entre la configuración dilatada y la configuración comprimida de cada elemento extensible (4), en el que dichos elementos extensibles (4) contienen un volumen de aire, estando dispuestos dicha pluralidad de elementos extensibles (4) en una pila de elementos extensibles interconectados entre sí para permitir el desplazamiento del volumen de aire desde un elemento extensible a otro, preferiblemente estancos al agua y extendidos en dicho fluido (100) en una profundidad predeterminada (H), estando cada elemento extensible (4) unido individualmente y reversiblemente a la estructura de soporte (2) por medio de dispositivos de bloqueo, en el que dicho fluido (100) es agua; - un conjunto móvil (5) de dicha pluralidad de elementos extensibles (4) unido operativamente a dicha estructura de soporte (2), en el que dicho conjunto móvil (5) está configurado para intercambiar dicha pila de elementos extensibles (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada mediante una fuerza de tracción que actúa sobre al menos un elemento extensible de dicha pila; en el que dichos elementos extensibles (4) están configurados para deslizarse a lo largo de dicho canal guía (3) durante un intercambio de dichos elementos extensibles (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada, y viceversa; en el que, como resultado de dicho intercambio de dichos elementos extensibles (4) desde la configuración comprimida a la configuración dilatada, dicho sistema (1) determina una conversión de energía potencial en una energía útil, cuyo valor es proporcional a un volumen total de dicho fluido (100) desplazado por dichos elementos extensibles (4) en la configuración dilatada y en una profundidad (H) alcanzada por el elemento extensible de dicha pila con respecto a una superficie libre (110) de dicho fluido (100).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema para conversión de energía y método respectivo
La presente invención se refiere a un sistema para la conversión de energía.
En particular, la presente invención se refiere a un sistema para convertir energía gravitatoria y/o cinética en energía útil que puede ser, de nuevo, energía potencial explotable o energía cinética explotable.
De hecho, la presente invención se refiere a un sistema para la conversión de energía configurado para utilizar la energía útil mencionada anteriormente y transferirla/convertirla en forma de energía cinética y/o energía potencial asociándola, por ejemplo, con un cuerpo que tiene una masa predeterminada o con un fluido o con un cuerpo que tiene una densidad sumergido en un fluido de una densidad diferente. En particular, de acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el concepto de transferencia/conversión de energía útil en otra forma de energía puede comprender una fase de acelerar gradualmente un cuerpo provisto de una masa predeterminada o de llevar un fluido a una cierta cantidad en comparación con una referencia horizontal.
En el estado de la técnica, los sistemas más comunes para la conversión de energía son aquellos que, por ejemplo, se refieren a máquinas de fluidos (dinámicas) del tipo operativo o de conducción. En el caso de una máquina de fluido del tipo operativo, es posible obtener la conversión de energía de la máquina a un fluido y, por lo tanto, una conversión/transferencia de, por ejemplo, energía mecánica, en una energía de tipo potencial y/o cinético. En el caso de una máquina de fluido del tipo de conducción es posible obtener la conversión de energía de un fluido a la propia máquina, por tanto una conversión/transferencia de energía cinética y/o potencial a energía mecánica. Un ejemplo más práctico de las máquinas de fluido mejor conocidas son molinos de molienda que explotan la energía del agua o el viento para operar el molino o maquinarias más complejas que utilizan un fluido a presión, tal como vapor de agua.
En el estado de la técnica, las máquinas de fluido conocidas, tales como la mostrada por los documentos US 5430333 y US 2013/205768, están sometidas a algunas limitaciones debidas a la configuración estructural de la propia máquina y, por encima de todo, a los fenómenos físicos implicados en los procesos de interacción entre la máquina y el fluido y al revés. En otras palabras, es posible clasificar y evaluar cada máquina de fluido considerando un valor de eficiencia de la propia máquina: se sabe que las máquinas de fluido tienen un valor de eficiencia no alto considerando el hecho de que la transformación de energía implica disipaciones de la misma en forma de fricciones y/o efectos térmicos relacionados.
En esta contexto, la tarea técnica que subyace de la presente invención es proponer un sistema para la conversión de energía y el método de conversión respectivo que supere los inconvenientes y la limitación de la técnica conocida mencionada anteriormente.
En particular, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema para la conversión de energía y un método de conversión respectivo que permita explotar/convertir la energía de gravitatoria, cinética o de otro tipo, por ejemplo, la energía que surge de la diferencia de densidad entre dos cuerpos/fluidos, en una forma de energía útil que puede ser, a modo de ejemplo, energía del tipo cinético o potencial o una combinación de ambas.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para la conversión de energía y un método de conversión respectivo que tenga un alto valor de eficiencia en términos de conversión de energía, es decir, un alto valor de eficiencia con respecto a las máquinas y sistemas del tipo conocido.
Un objeto adicional y diferente de la presente invención es proporcionar un sistema para la conversión de energía y el método de conversión respectivo que sean reversibles y permitan, al menos parcialmente, la recuperación de energía que es alimentada en el sistema en forma de otro tipo de energía a la vez que mantiene un alto valor de eficiencia con respecto a los sistemas/máquinas reversibles del tipo conocido.
La tarea técnica mencionada y los objetivos indicados se consiguen sustancialmente mediante un sistema de conversión de energía y un método respectivo que comprende las características técnicas expuestas en una o más de las reivindicaciones adjuntas.
Las reivindicaciones dependientes corresponden a realizaciones posibles de la invención.
Otras características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida ejemplar, pero no exclusiva, y por tanto no limitante, de un sistema para la conversión de energía y un método respectivo, según se ilustra en los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 ilustra una vista lateral esquemática de un sistema para la conversión de energía de acuerdo con la presente invención;
- la figura 2A ilustra esquemáticamente una fase de funcionamiento del sistema de la figura 1;
- la figura 2B ilustra esquemáticamente una fase de funcionamiento diferente del sistema de la figura 1;
- la figura 2C ilustra esquemáticamente una fase de funcionamiento diferente del sistema de la figura 1;
- la figura 3A ilustra esquemáticamente el sistema de la figura 1 con algunas partes faltantes para resaltar mejor otras que de otro modo estarían parcialmente ocultas;
- la figura 3B ilustra esquemáticamente el sistema de la figura 3A en una configuración de funcionamiento diferente; - la figura 4A ilustra en un plano el sistema de la figura 1 con partes faltantes adicionales para resaltar mejor otras que de otro modo estarían parcialmente ocultas;
- la figura 4B ilustra lateralmente el sistema de la figura 4A;
- la figura 5 ilustra esquemáticamente una fase de funcionamiento adicional y diferente del sistema de la figura 1.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, a modo de ejemplo no limitante, el sistema para la conversión de energía se indica en las figuras adjuntas 1 a 6 con el número de referencia 1.
El sistema para la conversión de energía 1 está configurado para funcionar en un fluido 100. Preferentemente, el fluido 100 anterior es agua (sin ninguna limitación entre agua salobre, agua dulce o agua con la adición de otras sustancias ácidas u otros tipos de sustancias).
En otras palabras, el sistema para la conversión 1 puede funcionar sumergido en una balsa de agua dulce, un tanque contenedor con agua, o puede funcionar en el mar o en un lago. De interés particular para la descripción del sistema para la conversión 1 es la referencia a una superficie libre 110 del fluido 100 mencionado anteriormente, independientemente de si es la superficie libre de una balsa cerrada o la superficie libre del mar o de un lago.
En particular, el sistema para la conversión de energía 1 comprende una estructura de soporte 2 que tiene una base de soporte inferior 2a adecuada para descansar sobre el fondo del tanque de contención o de la balsa natural mencionada anteriormente y un elemento de soporte superior 2b asociado operativamente con la base de soporte 2a.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, la estructura de soporte 2 está configurada de modo que defina al menos un canal guía 3. El canal guía 3 es tal que se extiende al menos desde el elemento de soporte 2b hasta la base de soporte 2a de la estructura de soporte 2. Preferentemente, la estructura de soporte 2 está configurada para definir varios canales guía 3 dispuestos en paralelo entre sí, según se ilustra por medio de un ejemplo no limitante en la figura 1.
El sistema para la conversión 1 comprende además al menos una pluralidad de elementos extensibles 4 que pueden sumergirse en el fluido 100 mencionado anteriormente.
Preferentemente, el sistema para la conversión 1 comprende además una pluralidad de elementos extensibles 4 resistentes al agua que pueden sumergirse en el fluido 100 mencionado anteriormente.
Cada canal guía 3 está configurado para alojar una pluralidad respectiva de elementos extensibles 4, dispuestos preferentemente geométricamente como una pila, es decir, apilados uno sobre el otro, e interconectados mecánicamente entre sí estancos al agua.
De acuerdo con los requisitos de funcionamiento del sistema para la conversión 1, la pila de elementos extensibles 4 puede insertarse y retirarse fácilmente del canal en el que está instalada. Una retirada posible puede ser útil, por ejemplo, para realizar un mantenimiento del sistema o para aumentar o reducir el número de elementos extensibles 4 en la pila.
En detalle, los elementos extensibles 4 están configurados para cambiar su estado entre una configuración comprimida y una configuración dilatada y viceversa, por ejemplo variando el volumen interno que puede ser alcanzado por medio de un procedimiento de dilatación/contracción, descrito mejor más adelante. Se pretende llamar la atención sobre el hecho de que la estructura de los elementos extensibles 4 es tal que permanece relativamente rígida y no deformable incluso cuando se somete a la presión ejercida por el fluido 100 en el que está sumergido el elemento 4.
Preferentemente, los elementos extensibles 4 en la configuración dilatada tienen un volumen masivo preferiblemente igual a al menos dos veces el volumen masivo que tienen en la configuración comprimida.
Además, cada elemento extensible 4 está limitado de manera individual y reversible a la estructura de soporte 2 por medio de dispositivos de bloqueo. En otras palabras, cada elemento extensible 4 individual puede estar bloqueado individualmente a la estructura de soporte 2 de tal modo que también el movimiento de cada elemento extensible 4 sea independiente al de cualquier otro elemento extensible 4 que forma la pila. Por ejemplo, con el sistema de acuerdo con la presente invención, sería posible mantener bloqueados todos los elementos extensibles 4 de una pila excepto uno, que podría, por lo tanto, moverse individualmente sin requerir el desplazamiento de toda la pila.
El canal guía 3 del sistema para la conversión 1 está configurado para permitir el deslizamiento de los elementos extensibles 4 a lo largo de todo el desarrollo del canal guía 3 durante el intercambio reversible mencionado anteriormente. De hecho, los elementos extensibles 4 están configurados para deslizarse a lo largo de un canal guía 3 respectivo durante el intercambio de los mismos.
Preferentemente, la estructura de soporte 2 comprende elementos deslizantes 2c, ilustrados por medio de un ejemplo no limitante en la figura 4A, dispuestos en los extremos de cada canal guía 3 y configurados para permitir un deslizamiento de baja fricción de los elementos extensibles 4 con respecto a la misma estructura 2.
Para este propósito, el sistema para la conversión de energía 1 comprende un conjunto móvil 5 configurado para generar una fuerza de tracción que puede utilizarse para el intercambio de la configuración de la pluralidad de elementos extensibles 4.
En otras palabras, el sistema para la conversión de energía 1 comprende un conjunto móvil 5 para intercambiar la pluralidad de elementos extensibles 4 asociados operativamente con la estructura de soporte 2, y configurados para intercambiar, a lo largo del canal guía 3, la pila de elementos extensibles 4 desde la configuración comprimida a la configuración dilatada aplicando una fuerza de tracción activa sobre al menos un elemento extensible de la pila.
Debe indicarse que, a modo de ejemplo no limitante, el porcentaje determinado de pérdidas de energía debidas a la fricción implicada durante el funcionamiento del sistema para la conversión de energía 1 está entre el 1 % y el 3 % de la energía total introducida en el sistema (por ejemplo, mediante la fuerza de tracción mencionada anteriormente). Preferentemente, las pérdidas de energía debidas a la fricción en el sistema para la conversión 1 de la presente invención están alrededor de un valor del 2,5 % de la energía total alimentada en el sistema para la conversión 1.
De acuerdo con una realización preferida, mostrada en detalle en las figuras 2A y 2B, el conjunto móvil ejerce una fuerza de tracción sobre al menos un elemento extensible 4 de la pila de modo que causa una dilatación de al menos un elemento extensible 4 alejándose de la superficie libre 110 del fluido 100 y, en consecuencia, una contracción respectiva del posible elemento extensible (4) anterior. En otras palabras, una transferencia de la condición de dilatación se determina a partir de un elemento extensible que está superpuesto a uno subyacente. De acuerdo con una posible realización adicional, mostrada, por ejemplo, en la figura 2C, el conjunto móvil ejerce una fuerza de tracción sobre un elemento extensible 4 de la pila de modo que causa una dilatación de al menos un elemento extensible 4 hacia la superficie libre 110 del fluido 100. Preferentemente, el conjunto móvil 5 está asociado operativamente con el elemento de soporte 2b de la estructura de soporte 2, sin embargo, el conjunto móvil 5 está configurado para funcionar tanto por encima como por debajo de la superficie libre 110 del fluido 100, es decir, tanto emergido como sumergido.
A modo de ejemplo, el conjunto móvil 5 puede comprender un sistema de movimiento operado mediante un polispasto, un sistema de palanca mecánica o sistemas hidráulicos y/o neumáticos no ilustrados en las figuras adjuntas 1 a 4B. Preferentemente, el conjunto móvil 5 está configurado para mover al menos una pila de elementos extensibles 4 desde una altura mayor que la superficie libre 110 del fluido 100 a una profundidad "H" predeterminada en el fluido 100 y viceversa. En particular, el conjunto móvil 5 está conectado mecánicamente al menos a un elemento extensible de una pila de elementos extensibles 4 dispuestos a su vez en un canal guía 3 predeterminado, según se ilustra por medio de un ejemplo no limitante en las figuras adjuntas 2A y 2B. La conexión del conjunto móvil 5 con al menos el elemento extensible superior 4s y un elemento extensible inferior 4d de la pila junto con la interconexión estanca al agua entre los otros elementos extensibles 4 de la pila permite intercambiar la pluralidad de elementos extensibles 4 con un efecto de fuelle, justo como si los elementos extensibles 4 fueran parte de una enorme membrana de fuelle individual que se extiende longitudinalmente en la dirección de desarrollo de la pila de elementos 4.
De acuerdo con la realización preferida del sistema para la conversión 1 de la presente invención, cada canal guía 3 de la estructura de soporte 2 está dispuesto verticalmente.
Esto conlleva que incluso el movimiento deslizante de los elementos extensibles 4a durante el intercambio entre las dos condiciones operativas mencionadas anteriormente tiene lugar en la dirección vertical, además conlleva que la dirección de desarrollo de la pila de elementos extensibles 4 esté dispuesta verticalmente.
Con referencia a los elementos extensibles 4, están configurados para mover un volumen total del fluido 100 en el que están sumergidos igual a la diferencia de volumen total obtenible con el intercambio de la configuración dilatada y la configuración comprimida de cada elemento extensible 4.
Con referencia a la estructura de cada elemento extensible 4, ilustrada esquemáticamente en las figuras adjuntas 3A y 3B, cada elemento extensible 4 tiene una pared superior de cierre 4a y una pared inferior de cierre 4b acopladas operativamente entre sí mediante una pared periférica de conexión 4c deformable y/o extensible. Preferentemente, la pared superior 4a y la pared inferior 4b están conformadas con una forma hidrodinámica, es decir, están dirigidas a reducir las fricciones dinámicas con el fluido 100; incluso más preferentemente, la pared superior 4a está conformada con una forma convexa y la pared inferior 4b está conformada con una forma cóncava.
La pared periférica de conexión 4c está hecha de una funda impermeable de tipo elástico o por una composición de una pluralidad de elementos rígidos (no mostrados) que son plegables entre sí en una configuración del elemento extensible 4 comprimida y se desenrollan para estar en una configuración del elemento extensible 4 dilatada.
Los elementos rígidos no mostrados están configurados para ser impermeables y estancos a la presión, como se ha descrito hasta ahora para la estructura de los elementos extensibles 4, sin ninguna limitación en las soluciones técnicas que pueden adoptarse de acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención. La capacidad de deformación mencionada anteriormente de la pared periférica de conexión 4c permite la aproximación/distanciamiento de la pared superior 4a con la pared inferior 4b de cada elemento extensible 4 durante el intercambio desde la configuración dilatada a la configuración comprimida de la pila y viceversa.
De acuerdo con una realización posible adicional, la pared periférica 4c está formada por un solo elemento de conexión deformable y/o extensible común a todos los elementos extensibles 4, que por lo tanto se extiende al menos desde el elemento extensible superior 4s al elemento extensible inferior 4d de la pila.
Como se han mencionado anteriormente, los elementos extensibles 4 tienen medios de interconexión 6 configurados para ser conectados mecánicamente entre sí. Preferentemente, también los medios de interconexión 6 están configurados para ser conectados mecánicamente entre sí de una manera estanca al agua, es decir, los medios de interconexión 6 son del tipo estanco al agua.
Los medios de interconexión 6, no mostrados en detalle en las figuras adjuntas, permiten la conexión mecánica entre un elemento extensible 4 y los elementos adyacentes por encima y por debajo de él. En particular, de acuerdo con la realización preferida de la presente invención, los medios de interconexión 6 están dispuestos en cada pared superior 4a y pared inferior 4b de cada elemento extensible 4, incluyendo el elemento extensible superior 4s mencionado anteriormente. Cada elemento extensible 4 comprende un pasaje de comunicación 7, ilustrado a modo de ejemplo no limitante en las figuras adjuntas 3A y 3B, configurado para poner en comunicación fluida un elemento extensible 4 de la pila con los otros adyacentes, o con aquellos elementos extensibles 4 que están antes y/o después de él en la pila. Preferentemente, en una realización diferente, el pasaje de comunicación 7 es tal que sale desde la pared superior de cierre 4a del elemento extensible superior 4s hacia el exterior.
El pasaje de comunicación 7 se extiende al menos desde el elemento extensible superior 4s hasta el elemento extensible inferior 4d de la pila y es tal que varía su propia longitud de acuerdo con una altura de la pila entre la configuración comprimida y la configuración dilatada y viceversa.
El pasaje de comunicación 7 permite que los elementos extensibles 4 se dilaten/contraigan tanto con el aire exterior como con el aire ya presente dentro de la pila durante el intercambio de su estado entre la configuración comprimida y la configuración dilatada y viceversa.
Preferentemente, el pasaje de comunicación 7 se extiende al menos desde el elemento extensible superior 4s hasta superar la superficie libre 110 del fluido 100 y estar en conexión fluida con el exterior.
En una realización, según se ilustra por medio de un ejemplo no limitante, el pasaje de comunicación 7 comprende los sectores interpuestos entre un elemento extensible 4 y los adyacentes (por ejemplo por encima y por debajo) como un tubo que pasa a través de los diafragmas que subdividen los propios elementos extensibles 4.
En una realización diferente, el pasaje de comunicación 7 puede comprender un tubo telescópico extensible que atraviesa todos los elementos extensibles 4 de la pila, comenzando desde el elemento extensible inferior 4d hasta el elemento extensible superior 4s.
En una realización diferente y adicional, no mostrada, el pasaje de comunicación 7 puede obtenerse a lo largo de uno o más de los elementos deslizantes 2c del sistema 1 por medio de sistemas de sellado de tuberías y técnicas de conexión de fluidos, por ejemplo, ya conocidas en el estado de la técnica.
De hecho, una interconexión de tipo mecánico entre cada elemento extensible 4 permite una acción de tracción/compresión realizada al menos en un elemento extensible 4 ubicado en uno de los dos extremos de la pila, es decir el elemento extensible superior 4s o el elemento extensible inferior 4d, permite la activación del intercambio entre las configuraciones comprimida y dilatada y viceversa, lo que permite la subida/bajada de la pila de elementos extensibles 4 del sistema para la conversión 1. Por otro lado, el pasaje de comunicación 7 permite la entrada/salida espontánea de aire desde cada elemento extensible 4 de la pila como una reacción a la deformación de la pared periférica de conexión 4c durante el intercambio.
De acuerdo con una realización preferida, cada elemento extensible 4 está unido individualmente por orden a la estructura de soporte 2, que definen el canal guía 3 dentro del cual está insertada la pila de elementos extensibles 4, de una manera reversible.
De esta manera es posible transferir eficientemente un volumen de aire, introducido en la pila a través del pasaje de comunicación, desde un elemento extensible 4 de la pila a otro.
Esta realización es particularmente útil en el caso en el que el sistema se produce utilizando un conjunto móvil 5 que ejerce una fuerza de tracción hacia la parte inferior de la estructura de soporte, que entonces determina una dilatación de los cuerpos extensibles 4 que se alejan de la superficie libre 110 del fluido 100.
De hecho, en la situación que se acaba de señalar, se hace posible transferir de manera eficiente un volumen de aire, introducido en la pila por medio del pasaje de comunicación 7, desde un elemento extensible 4 a otro.
Aplicando la fuerza de tracción a la superficie superior 4a del elemento extensible superior 4s, manteniendo la superficie inferior 4b bloqueada, manteniendo la superficie superior 4a del elemento extensible inmediatamente por debajo bloqueada (y por tanto dejando que la pared inferior 4b se mueva libremente hacia abajo), aplicando la misma fuerza de tracción a la pared 4b de un elemento extensible inferior al mismo tiempo, mientras todos los otros elementos extensibles 4 son móviles y no se dilatan, el elemento extensible superior 4s se contrae y el aire contenido en el mismo se transfiere al elemento extensible 4 inmediatamente inferior que entonces pasa a una configuración dilatada.
Por lo tanto, es suficiente repetir la operación, manteniendo bloqueada la superficie inferior 4b del elemento extensible que va a contraerse y la superficie superior 4a del elemento que va a dilatarse, a fin de obtener un desplazamiento de aire hacia los elementos extensibles inferiores 4.
En consecuencia, se obtiene un desplazamiento progresivo de una masa de aire hacia la parte inferior del canal guía 3 definido por la estructura de soporte 2, simplemente aumentando la energía potencial almacenada.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el sistema para la conversión de energía 1 intercambiando los elementos extensibles 4 desde la configuración comprimida a la configuración dilatada determina una conversión de energía potencial en energía útil cuyo valor es proporcionar a un volumen total del fluido 100 desplazado por los elementos extensibles 4 en una configuración dilatada y a una profundidad "H" alcanzada por el elemento extensible de la pila en una configuración dilatada con respecto a la superficie libre 110 del fluido 100.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el sistema para la conversión de energía 1 está configurado para intercambiar la energía acumulada por los elementos extensibles 4 desde la configuración dilatada en forma de un empuje arquimediano "S", puesto que toda la pila dilatada está dispuesta a una distancia bajo la superficie libre 110 del fluido 100, en energía útil cuyo valor es proporcional a una distancia media (profundidad) que tiene la pila de elementos extensibles 4 con respecto a la superficie libre 110 mencionada anteriormente y al volumen total del fluido 100 desplazado por los elementos extensibles 4 en una configuración dilatada.
En otras palabras, la mayor fuente de energía que es sistema es capaz de explotar y de convertir en otro tipo de energía es dada por el empuje arquimediano "S" que se genera debido a la diferente densidad entre el fluido contenido en los elementos extensibles 4 dilatados (preferentemente aire atmosférico) y la densidad del fluido 100 además de la distancia de la pila con respecto a la superficie libre 110, como se ha descrito anteriormente.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el empuje arquimediano "S" que actúa sobre la pila por medio de los elementos extensibles 4 dilatados colocados a una distancia predeterminada bajo la superficie libre 110 del fluido 100 determina la mayor contribución de energía convertible en energía útil con respecto a los otros aspectos descritos anteriormente, tales como, por ejemplo, el desplazamiento de una masa predeterminada (realización que se describe mejor más adelante). La figure 5 adjunta ilustra, a modo de ejemplo no limitante, una realización del sistema para la conversión 1 en el que la pila de elementos expansibles 4 dilatados puede rotarse, por ejemplo, por medio del conjunto móvil 5, en una posición tal que todos los elementos extensibles 4 tengan la misma distancia "H" desde la superficie libre 110 del fluido 100 de modo que explote el empuje arquimediano "S" para la energía que se intercambia de una manera progresiva y uniforme.
En particular, el sistema para la conversión de energía 1 está configurado para determinar una conversión de energía potencial en energía útil que pueda explotarse en forma de energía cinética y/o potencial que puede ser almacenada por medio de un sistema mecánico, o un sistema del tipo hidráulico o de otro tipo.
Un ejemplo del sistema para la conversión de energía 1 que permite almacenar/convertir la energía potencial en energía cinética y/o potencial se ilustra esquemáticamente en las figuras 2A y 2B adjuntas.
Preferentemente, la energía útil obtenida mediante la conversión del sistema para la conversión 1 de la presente invención es energía cinética explotable moviendo un cuerpo "B" que tiene una masa predeterminada, justo como se ilustra, por ejemplo, en las figuras 2A y 2B anteriores. Preferentemente, el sistema para la conversión de energía 1 de la presente invención permite explotar y/o acumular la energía útil obtenida de la conversión transfiriendo una cantidad de momento al cuerpo "B".
Como alternativa, a modo de ejemplo no limitante, el sistema para la conversión de energía 1 comprende medios de conversión que comprenden un impulsor y un generador eléctrico u otros cuerpos que tienen una masa variable de acuerdo con la condición de uso del sistema, tal como, por ejemplo, una catenaria de elementos de lastre "Z", no mostrada en las figuras adjuntas.
La energía útil obtenida mediante la conversión del sistema para la conversión 1 de la presente invención es directamente proporcional al volumen de fluido 100 desplazado durante el intercambio de los elementos extensibles 4 desde la configuración comprimida a la dilatada.
Como ya se ha mencionado, el conjunto móvil 5 permite la conversión de uno o más elementos extensibles 4 de la configuración comprimida a la dilatada aplicando una fuerza de tracción activa al menos sobre un elemento de extremo extensible 4s a 4d.
De acuerdo con la configuración funcional del sistema para la conversión 1 de la presente invención, se pretende prestar atención al hecho de que la fuerza de tracción mencionada anteriormente ejercida por el conjunto móvil 5 es proporcional a la altura de una columna 120 de fluido 100 que insiste en la pila y el número de elementos extensibles 4 realmente intercambiados en la configuración dilatada.
Esto implica que incluso un intercambio dilatado parcial, luego incompleto, de uno o más elementos extensibles 4 contribuye al desplazamiento de un volumen determinado de fluido 100, aumentando por tanto la tasa o el porcentaje de energía útil convertible por el propio sistema para la conversión 1, aunque no alcanza el valor óptimo predeterminado de aumento de volumen del elemento extensible 4 que debe ser preferentemente de al menos un 100 %, como y ase ha mencionado.
Hasta ahora, el sistema para la conversión 1 de la presente invención se ha descrito de una manera estructural y funcional durante el intercambio de los elementos extensibles 4 de la configuración comprimida a la dilatada. Sin embargo, el sistema para la conversión de energía 1 está configurado para gestionar también el intercambio que restablece la condición de funcionamiento inicial del propio sistema, es decir, el intercambio de los elementos extensibles en la configuración comprimida partiendo de la configuración dilatada (completa o parcial).
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el intercambio los elementos extensibles 4 desde la configuración dilatada a la configuración comprimida tiene lugar por el efecto de una fuerza gravitatoria que actúa al menos sobre cada elemento extensible 4, partiendo, obviamente, desde la configuración dilatada (completa o parcial).
En otras palabras, el sistema para la conversión de energía 1 de la presente invención es tal que restablece la configuración inicial de los elementos extensibles explotando la fuerza gravitatoria que actúa sobre la estructura de cada elemento extensible 4 y/o mediante la presión que ejerce el fluido 100 sobre la superficie exterior de cada elemento extensible 4 cuando se sumerge en el propio fluido 100. Durante la restauración de la configuración comprimida de los elementos extensibles 4, la cantidad de aire excedente contenida en los mismos elementos 4 escapa a través del pasaje de comunicación 7 descrito anteriormente si se realiza durante la inmersión. El mismo pasaje de comunicación 7 está configurado para contraer y reducir su propia longitud.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, el sistema para la conversión de energía 1 está configurado de tal manera que el trabajo de intercambiar los elementos extensibles 4 de una pila desde la configuración comprimida a la configuración dilatada para llevar el elemento extensible superior 4s a una profundidad predeterminada "H" desde la superficie libre 110 es igual al trabajo utilizable para desplazar dicho volumen total de fluido 100 a la misma distancia desde la superficie libre 110 del fluido 100.
Preferentemente, el sistema para la conversión de energía 1 está configurado de tal manera que el trabajo para intercambiar los elementos extensibles 4 de una pila desde la configuración comprimida a la configuración dilatada para llevar el elemento extensible superior 4s en una profundidad predeterminada "H" desde la superficie libre 110 es igual o inferior al trabajo utilizable para desplazar el volumen total de fluido 100 a la misma distancia "H" desde la superficie libre 110 del fluido 100.
De acuerdo con la presente invención, el sistema para la conversión de energía 1 descrito anteriormente puede comprender un solo canal guía 3 y un solo elemento extensible 4 de modo que permita, durante el intercambio del mismo desde la configuración comprimida a la configuración dilatada, una conversión de energía potencial en energía útil cuyo valor es proporcional a un volumen total de fluido 100 desplazado por el elemento extensible 4 en una configuración dilatada y en una profundidad "H" alcanzada por el elemento extensible 4 mencionado anteriormente con respecto a dicha superficie libre 110 del fluido 100.
Preferentemente, el trabajo para intercambiar el único elemento extensible 4 desde la configuración comprimida a la configuración dilatada para llevarlo a una profundidad predeterminada "H" desde la superficie libre 110 es igual o inferior al trabajo utilizable para desplazar el volumen total de fluido 100 a la misma distancia "H" desde la superficie libre 110.
De acuerdo con el concepto inventivo de la presente invención, se define un método para la conversión de energía, que comprende las etapas de:
- disponer un sistema para la conversión de energía 1 como se ha descrito anteriormente;
- disponer una pluralidad de elementos extensibles 4 en un canal guía sumergido en un fluido 100, en la configuración comprimida y en el que el elemento extensible superior 4s está dispuesto por debajo de una superficie libre 110 del fluido 100;
- intercambiar uno o más de los elementos extensibles 4
- repetir la operación para transferir el aire a un elemento extensible inferior;
- recuperar el volumen de fluido 100 desplazado debido al intercambio de dichos elementos extensibles 4 y/o explotar la energía cinética y/o potencial de dicho volumen de fluido 100 para operar los elementos de conversión del sistema 1, comprendiendo preferiblemente los elementos de conversión un impulsor de un generador eléctrico; y/o
- convertir una energía potencial en energía cinética moviendo un cuerpo "B" que tiene una masa predeterminada, acumulando preferiblemente dicha energía cinética en forma de un momento del cuerpo "B".
Además de lo que se ha descrito anteriormente, el método de conversión de energía, que comprende una serie de etapas, se ilustra mejor por medio de un ejemplo no limitante de la figura 5 adjunta:
- intercambiar los elementos extensibles 4 desde la configuración comprimida a la configuración dilatada operando el conjunto móvil 5; disponer los elementos extensibles 4 de la pila de una manera horizontal, con respecto a la posición inicial, de modo que cada elemento extensible 4 esté dispuesto a la misma distancia "H" desde una superficie libre 110 de dicho fluido 100;
- convertir un empuje arquimediano "S" que actúa sobre la pluralidad de los elementos extensibles 4 sumergidos en el fluido 100 en energía cinética moviendo un cuerpo "B" que tiene una masa predeterminada, acumulando preferentemente dicha energía cinética en forma de un momento de dicho cuerpo "B"; y/o
- convertir el empuje arquimediano "S" que actúa sobre la pluralidad de los elementos extensibles 4 sumergidos en el fluido 100 en energía potencial moviendo un cuerpo "B" que tiene una masa predeterminada; y/o
- convertir el empuje arquimediano "S" que actúa sobre la pluralidad de los elementos extensibles 4 sumergidos en el fluido 100 en energía eléctrica por medio de un generador eléctrico (no mostrado en la figura 6).
Además de lo anterior, el método de conversión de energía, que comprende la etapa de restaurar el nivel del fluido 100 contenido en la balsa natural o en el tanque de contención de modo que en la configuración dilatada de los elementos extensibles 4, el elemento extensible superior 4s está ubicado por debajo de la superficie libre 110 del fluido 100.
Preferentemente, el método de conversión de energía comprende, cuando es necesario, la etapa de restablecer el nivel del fluido 100 contenido en la balsa natural o en el tanque de contención de modo que, en la configuración dilatada de los elementos extensibles 4, el elemento extensible superior 4s está dispuesto en la superficie libre 110 del fluido 100.
La presente invención ha alcanzado los propósitos pretendidos.
Ventajosamente, la presente invención proporciona un sistema para la conversión de energía que permite obtener una conversión de energía potencial en energía útil proporcionalmente a un valor de profundidad de los elementos extensibles con respecto a una superficie libre de un fluido 100 y en el que los elementos extensibles están siendo dilatados, hay una tasa creciente de energía útil almacenable/convertible.
Ventajosamente, la presente invención proporciona un sistema para la conversión de energía que hace posible determinar un trabajo útil que aumente proporcionalmente a una ruta que realizan los elementos extensibles como resultado del intercambio desde la configuración comprimida a la configuración dilatada.
Ventajosamente, el sistema para la conversión de energía que hace posible explotar un componente (en términos de fuerza) del empuje arquimediano, determinado por la variación en volumen que realiza cada elemento, para convertirlo/almacenarlo en forma de energía cinética y/o potencial o un aumento en el momento de un cuerpo que tiene una masa predeterminada.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (1) para la conversión de energía, que comprende:
- una estructura de soporte (2) que define al menos un canal guía (3);
- al menos una pluralidad de elementos extensibles (4) intercambiables entre una configuración comprimida y una configuración dilatada, y viceversa, y configurados para mover un volumen de un fluido (100) en el que pueden estar sumergidos, siendo el volumen igual a la diferencia de volumen predeterminada entre la configuración dilatada y la configuración comprimida de cada elemento extensible (4), en el que dichos elementos extensibles (4) contienen un volumen de aire, estando dispuestos dicha pluralidad de elementos extensibles (4) en una pila de elementos extensibles interconectados entre sí para permitir el desplazamiento del volumen de aire desde un elemento extensible a otro, preferiblemente estancos al agua y extendidos en dicho fluido (100) en una profundidad predeterminada (H), estando cada elemento extensible (4) unido individualmente y reversiblemente a la estructura de soporte (2) por medio de dispositivos de bloqueo, en el que dicho fluido (100) es agua;
- un conjunto móvil (5) de dicha pluralidad de elementos extensibles (4) unido operativamente a dicha estructura de soporte (2), en el que dicho conjunto móvil (5) está configurado para intercambiar dicha pila de elementos extensibles (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada mediante una fuerza de tracción que actúa sobre al menos un elemento extensible de dicha pila;
en el que dichos elementos extensibles (4) están configurados para deslizarse a lo largo de dicho canal guía (3) durante un intercambio de dichos elementos extensibles (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada, y viceversa;
en el que, como resultado de dicho intercambio de dichos elementos extensibles (4) desde la configuración comprimida a la configuración dilatada, dicho sistema (1) determina una conversión de energía potencial en una energía útil, cuyo valor es proporcional a un volumen total de dicho fluido (100) desplazado por dichos elementos extensibles (4) en la configuración dilatada y en una profundidad (H) alcanzada por el elemento extensible de dicha pila con respecto a una superficie libre (110) de dicho fluido (100).
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de elementos extensibles (4) está dispuesta en una pila de elementos extensibles interconectados entre sí para extenderse lejos de dicha superficie libre (110) de dicho fluido (100).
3. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de elementos extensibles (4) está dispuesta en una pila de elementos extensibles interconectados entre sí para extenderse hacia dicha superficie libre (110) de dicho fluido (100).
4. Sistema (1), según la reivindicación 1, en el que dicho sistema (1) para la conversión de energía está configurado para determinar una conversión de energía potencial en una energía útil explotable como una energía cinética y/o potencial almacenable, siendo preferiblemente dicha energía útil energía cinética explotable moviendo un cuerpo (B) que tiene una masa predeterminada o siendo una energía cinética/potencial explotable para impulsar un generador eléctrico y para producir energía eléctrica.
5. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto móvil (5) está configurado para proporcionar una fuerza de tracción activa sobre un elemento extensible (4) de la pila, conectado a los otros;
6. Sistema (1), según la reivindicación 1, en el que dicha fuerza de tracción ejercida por dicho conjunto móvil (5) para la extensión de dichos elementos extensibles (4) es proporcional a la altura de la columna (120) de fluido (100) contra la pila de elementos extensibles (4) y al número de elementos extensibles (4) intercambiados a la configuración dilatada.
7. Sistema (1), según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 6, en el que el trabajo para intercambiar los elementos extensibles (4) de dicha pila desde la configuración comprimida a la configuración dilatada para llevar dicho elemento extensible superior a una profundidad predeterminada (H) desde la superficie libre (110) es igual o inferior al trabajo utilizable para llevar dicho volumen desplazado total de fluido (100) a la misma distancia (H) desde la superficie libre (110) del fluido (100).
8. Sistema (1), según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, en el que dichos elementos extensibles (4) en dicha configuración dilatada tienen preferiblemente un volumen de aproximadamente 1,1 a 2,5 veces mayor que el volumen en la configuración comprimida, incluso más preferentemente dichos elementos extensibles (4) en la configuración dilatada que tiene un volumen al menos igual al doble del volumen en la configuración comprimida.
9. Sistema (1), según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 8, en el que cada elemento extensible (4) tiene una pared superior de cierre con forma convexa (4a) u una pared inferior cóncava (4b), acoplados operativamente entre sí por medio de una pared periférica de conexión (4c) deformable y/o extensible.
10. Sistema (1), según la reivindicación 9, en el que dicha pared periférica de conexión (4c) está hecha de una funda impermeable de tipo elástico o mediante una composición de una pluralidad de elementos rígidos impermeables, que son plegables entre sí en una configuración de elemento extensible (4) comprimido y desenrollarse para estar en una configuración de elemento extensible (4) dilatado.
11. Sistema (1), según la reivindicación 9, en el que dicha pared periférica de conexión (4c) se realiza por medio de una sola funda resistente al agua del tipo elástico, o por medio de una sola composición de una pluralidad de elementos rígidos impermeables que se extienden desde el elemento extensible superior (4s) a un elemento extensible inferior (4d) de dicha pila.
12. Sistema (1), según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 11, en el que dichos elementos extensibles (4) tienen medios de interconexión (6) configurados para ser conectados mecánicamente y de una manera estanca a fluidos entre sí, y que tienen un pasaje de comunicación (7) configurado para acomodar una comunicación de fluido de un elemento extensible (4) con el anterior y/o el siguiente, en una condición de elementos extensibles (4) dispuestos en una pila, siendo preferentemente los medios de interconexión (6) medios estancos a fluidos.
13. Sistema (1), según la reivindicación 12, en el que dicho pasaje de comunicación (7) se extiende al menos desde dicho elemento extensible superior (4s) al elemento extensible inferior (4d) y para variar una longitud correspondiente entre dicha configuración comprimida y dicha configuración dilatada de dichos elementos extensibles (4), y viceversa, comprendiendo preferentemente dicho pasaje de comunicación (7) una pluralidad de sectores interpuestos entre un elemento extensible (4) y los adyacentes.
14. Sistema (1), según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 13, en el que dicha estructura de soporte (2) comprende una base de descanso inferior (2a) adecuada para reposar en el fondo de un tanque de contención o de una balsa natural, y un miembro de sujeción superior (2b) unido operativamente a dicha base de reposo (2a), y configurado para mover al menos una pila de dichos elementos extensibles (4) desde una altura superior de dicha superficie libre (110) de dicho fluido a una profundidad predeterminada (H) en dicho fluido (100), y viceversa.
15. Sistema, según la reivindicación 9, en el que dichos dispositivos de bloqueo están configurados para unir de manera reversible la pared inferior (4b) de un elemento extensible (4) con la estructura de soporte (2).
16. Método para la conversión de energía, que comprende las etapas de:
- disponer un sistema (1) para la conversión de energía definido en una o más de las reivindicaciones 1 a 13;
- disponer una pluralidad de elementos extensibles (4) dentro de una balsa natural de un fluido (100) o un tanque de contención de un fluido (100) en la configuración comprimida, y en el que dicho elemento extensible superior (4s) está dispuesto por debajo de una superficie libre (110) de dicho fluido (100), en el que dicho fluido (100) es agua;
- intercambiar al menos un elemento extensible (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada mediante la introducción de dicho conjunto móvil (5) introduciendo en dicho al menos un elemento extensible (4) un volumen de aire;
- transferir el volumen de aire desde una elemento extensible (4) extendido a un elemento extensible (4) comprimido debajo de él, restaurar la configuración comprimida del elemento extensible (4s) provocando la dilatación del elemento extensible (4) por debajo de él;
- convertir un empuje arquimediano (S) que actúa sobre el elemento extensible inferior (4d) colocado en una configuración dilatada, en energía cinética moviendo un cuerpo (B) que tiene una masa predeterminada, acumulando preferentemente dicha energía cinética en forma de un momento de dicho cuerpo (B); y/o
- convertir un empuje arquimediano (S) que actúa sobre el elemento extensible inferior (4d) en energía eléctrica mediante el impulso de un generador eléctrico;
- recuperar el volumen de fluido (100) desplazado durante el intercambio de dichos elementos extensibles (4) y/o explotar la energía cinética y/o potencial de dicho volumen para operar elementos de conversión, comprendiendo preferentemente dichos elementos de conversión un impulsor de un generador eléctrico; y/o
- convertir una energía potencial en energía cinética moviendo un cuerpo (B) que tiene una masa predeterminada, acumulando preferentemente dicha energía cinética en forma de un momento de dicho cuerpo (B).
17. Método, según la reivindicación 16, que comprende las etapas de:
- intercambiar dichos elementos extensibles (4) desde dicha configuración comprimida a dicha configuración dilatada mediante la actuación de dicho conjunto móvil (5);
- disponer los elementos extensibles (4) de la pila preferentemente de una manera horizontal, con respecto a la posición inicial, de manera que cada elemento extensible (4) esté dispuesto a la misma distancia (H) desde una superficie libre (110) de dicho fluido (100);
- convertir un empuje arquimediano (S) que actúa sobre la pluralidad de dichos elementos extensibles (4) sumergidos en el fluido (100) en energía cinética moviendo un cuerpo (B) que tiene una masa predeterminada, acumulando preferentemente dicha energía cinética en forma de un momento de dicho cuerpo (B); y/o
- convertir un empuje arquimediano (S) que actúa sobre la pluralidad de dichos elementos extensibles (4) sumergidos en el fluido (100) sumergido en el fluido (100) en energía potencial moviendo un cuerpo que tiene una masa predeterminada (B); y/o
- convertir un empuje arquimediano (S) que actúa sobre la pluralidad de dichos elementos extensibles (4) sumergidos en el fluido (100) sumergido en el fluido (100) en energía eléctrica mediante la actuación de un generador eléctrico.
18. Método, según la reivindicación 16 o 17, que comprende:
- restaurar el nivel de dicho fluido (100) en dicha balsa natural o en dicho tanque de contención para que, en la configuración dilatada de dichos elementos extensibles (4), dicho elemento extensible superior (4s) esté dispuesto por debajo o en una superficie libre (110) de dicho fluido (100).
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