MX2012005393A - Aparato hidraulico. - Google Patents

Abstract

Un aparato hidráulico de bucle cerrado 200 para convertir energía mareomotriz comprende una bomba 201 para bombear un fluido a través del aparato 200. La bomba 201 incluye un cuerpo 202 que define una cámara 203, y un pistón 207 que divide la cámara 203 en un lado de trabajo 208 y un lado oculto 209. Un actuador flotante es conectado al pistón 207. Una entrada 64 es conectada al lado de trabajo 208 de la cámara 203 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir desde la entrada 64 y dentro del lado de trabajo 208 de la cámara 203. Una salida 63 es conectada al lado de trabajo 208 de la cámara 203 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir desde el lado de trabajo 208 de la cámara 203 hacia la salida 63. Un controlador hidráulico 102 se puede operar para controlar la bomba 201 al controlar la presión del fluido en la entrada 64 y la salida 63 para optimizar la salida de la bomba 201 en respuesta a variaciones de marea y/o estado de mar. La presión del fluido en la entrada 64 y la salida 63 es controlada de conformidad con un algoritmo de control.

Description

APARATO HIDRÁULICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un aparato hidráulico para extraer energía del movimiento de las olas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Son conocidos los aparatos hidráulicos para extraer energía del movimiento de las olas. Ejemplos de tales aparatos se describen en las solicitudes de patente internacionales publicadas por CETO™ technology, PCT/AU2006/001187 y PCT/AU2007/001685 las cuales se incorporan aquí como referencia .

Un aparato hidráulico del arte previo para extraer energía del movimiento de olas incluye una base la cual es colocada sobre el hecho marino de un cuerpo de agua. Una bomba hidráulica axial es montada sobre la base de manera que la bomba es capaz de pivotear en relación a la base. Un vástago de pistón de la bomba es acoplado a un actuador flotante mediante una atadura. El movimiento de olas y la flotabilidad positiva del actuador flotante provoca que éste siga el movimiento de la perturbación del agua de manera que el actuador flotante es forzado hacia arriba ejerciendo una fuerza sobre la atadura y expulsando fluido mediante válvulas de una sola vía bajo la presión de la bomba dentro un colector. Durante el paso de la depresión de ola, el actuador flotante cae bajo el peso del pistón de bomba y la fuerza de la presión de entrada de bomba, cebando la bomba lista para el siguiente impulso ascendente del actuador flotante.

El aparato está diseñado para operar en un modo de bucle cerrado en donde es bombeado fluido a una alta presión hacia tierra por la bomba hidráulica, la energía es extraída como trabajo útil, y el fluido de presión reducida es regresado mediante una tubería hacia la bomba hidráulica en alta mar para ser re energizada.

Un aparato hidráulico del arte previo alternativo es similar al aparato del arte previo mencionado anteriormente excepto que incluye un arreglo de bombas hidráulicas, y un arreglo de actuadores flotantes que están cada uno unidos a un vástago de pistón respectivo de cada bomba.

El aparato del arte previo tal como los descritos anteriormente típicamente necesitan ser específicamente diseñados a la medida para operar en una ubicación particular bajo las condiciones particulares asociadas con la ubicación, que incluyen las condiciones de oleaje y las variaciones de la marea que están asociadas con la ubicación. Esto usualmente involucra la manufactura de equipo físico no estándar que es diseñado específicamente para utilizarse en la ubicación particular, y también configurar el equipo físico para operar en una manera particular que sea apropiada para la ubicación.

La necesidad por un diseño y manufactura de tal equipo físico no estándar da como resultado que es difícil de establecer un proceso en línea para su manufactura para alcanzar altos volúmenes de producción a un costo más bajo.

En contra de los antecedentes y los problemas y dificultades asociados con los mismos se ha desarrollado la presenta invención.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la presente invención superar, o por lo menos aliviar, una o más de las deficiencias del arte previo mencionado anteriormente, o proporcionar al consumidor con una selección útil o comercial.

Otros objetos y ventajas de la presente invención llegarán a ser más evidentes a partir de la siguiente descripción, tomada en conexión con las Figuras anexas, en donde, a manera de ilustración y de ejemplo, se describe una modalidad preferida de la presente invención.

De conformidad con un primer aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir energía mareomotriz, el aparato comprende: Una bomba para bombear un fluido a través del aparato, la bomba incluye un cuerpo que define una cámara, y un pistón que divide a la cámara en un lado de trabajo y un lado oculto; un actuador flotante conectado al pistón; una entrada conectada al lado de trabajo de la cámara de manera que el fluido tenga la capacidad de fluir desde la entrada y dentro del lado de trabajo de la cámara; una salida conectada al lado de trabajo de la cámara de manera que el fluido tenga la capacidad de fluir desde el lado de trabajo de la cámara hacia la salida; y un controlador hidráulico operable para controlar la bomba al controlar la presión del fluido en la entrada y la salida para optimizar la salida de la bomba en respuesta a variaciones de la marea y/o al estado del mar, la presión del fluido en la entrada y la salida es controlada de conformidad con un algoritmo de control, en donde el algoritmo de control es delineado a partir de un conjunto de algoritmos los cuales son generados de conformidad con un acercamiento de filtro óptimo, y en donde un filtro óptimo y los algoritmos de control son generados por los pasos de: (i) determinar una matriz de potencia; (ii) determinar el modelo espectral más robusto para los estados.de mar aplicables a una ubicación física del aparato; (iii) convolucionar una densidad espectral de estado de mar con la matriz de potencia para producir una función de transferencia resultante; (iv) realizar una optimización de múltiples parámetros de una función de energía obtenida al integrar la función de transferencia con respecto al tiempo; (v) definir los puntos de operación y establecer las regiones de operación dentro de un espacio vectorial de la función de energía para generar los patrones; (vi) aplicar una función de transferencia de sistema de control a las variables de estado del aparato para generar el algoritmo de control; (vii) ejecutar una simulación del algoritmo de control para verificar la precisión y estabilidad del algoritmo y un patrón de valor de ajuste; y (viii) repetir los pasos (i) y (vii) con diferentes estados de mar según se requiera para poblar el espacio de algoritmos de control requeridos.

En una primera forma preferida el controlador hidráulico incluye: Un acumulador hidráulico de entrada; una válvula de control hidráulico de entrada conectada a la entrada y al acumulador hidráulico de entrada; un acumulador hidráulico de salida; una válvula de control hidráulico de salida conectada a la salida y al acumulador hidráulico de salida; una' válvula de secuencia conectada a la entrada y a la salida; un primer transductor de presión de salida conectado a la salida; un medidor de flujo conectado a la salida; un regulador proporcional conectado al medidor de flujo, y un segundo transductor de presión de salida conectado al regulador proporcional.

En una segunda forma preferida el controlador hidráulico incluye: Un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara; un acumulador hidráulico de salida conectado a la salida; un acumulador hidráulico de entrada conectado a la entrada; una válvula de salida conectada a la salida; una válvula de entrada conectada a la entrada; una válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la válvula de entrada; un acumulador hidráulico intermedio conectado a la válvula de entrada; un sistema de control; y una pluralidad de sensores, en donde el sistema de control se puede operar para controlar la válvula de salida y la válvula de entrada en respuesta a las salidas de los sensores .

En una tercera forma preferida el controlador hidráulico incluye: un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara; un acumulador hidráulico de salida conectado a la salida; un acumulador hidráulico de entrada conectado a la entrada; una válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la entrada; una válvula de salida conectada a la salida; una válvula de entrada conectada a la entrada; y un acumulador hidráulico intermedio conectado a la válvula de entrada.

Preferiblemente, el controlador hidráulico también incluye otra válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la entrada.

Preferiblemente, el controlador hidráulico también incluye: un sistema de control; y una pluralidad de sensores, en donde el sistema de control se puede operar para controlar la válvula de salida, válvula de entrada, y la válvula de alivio de presión en respuesta a la salida de los sensores.

Preferiblemente, los sensores incluyen sensores de presión, temperatura, y de flujo.

Preferiblemente, una carga de gas en las lineas del acumulador hidráulico de lado de trabajo, acumulador hidráulico de salida, acumulador hidráulico de entrada, y el acumulador hidráulico intermedio tienen la capacidad de ser variada de conformidad con el algoritmo de control.

Preferiblemente, la válvula de salida es una válvula de aguja para una rueda Pelton.

Preferiblemente, el aparato además comprende: una pluralidad de bombas para bombear el fluido a través del aparato; una pluralidad de actuadores flotantes conectados a los pistones de las bombas; una pluralidad de entradas conectadas a los lados de trabajo de las cámaras de bomba; y una pluralidad de salidas conectadas a los lados de trabajo de las cámaras de bombas, y el controlador hidráulico incluye una pluralidad de acumuladores hidráulicos de lado de trabajo conectados a los lados de trabajo de las cámaras de bomba.

Preferiblemente, las bombas están arregladas en un arreglo que no es mayor que tres hileras profundas.

Preferiblemente, las bombas son bombas idénticas.

Preferiblemente, el algoritmo de control es ajustado para proporcionar la energía integrada máxima.

Preferiblemente, el paso (i) también es repetido como parte del paso (viii) si el conjunto o espacio de algoritmos de control incluye variaciones para el estado de la máquina/aparato .

Preferiblemente, la generación de los algoritmos de control es heurística.

Preferiblemente, la optimización se alcanza mediante: (i) determinar la matriz de potencia; (ii) desarrollar y optimizar la función de transferencia de sistema de control utilizando la matriz de potencia y un modelo de olas; y (iii) optimizar la función de transferencia para el sitio físico particular utilizando un modelo espectral físico robusto para el sitio físico.

De conformidad con un segundo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un método para generar un filtro óptimo y un conjunto de algoritmos de control para un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir la energía mareomotriz, el método comprende los pasos de: (i) determinar una matriz de potencia; (ii) Determinar el modelo espectral más robusto para estados de mar aplicables a una ubicación física del aparato; (iii) convolucionar una densidad espectral de estado de mar con la matriz de potencia para producir una función de transferencia resultante; (iv) realizar una optimización de múltiples parámetros de una función de energía obtenida al integrar la función de transferencia con respecto al tiempo; (v) definir los puntos de operación y las regiones de operación estable dentro de un espacio vectorial de la función de energía para generar patrones; (vi) aplicar una función de transferencia de sistema de control a las variables de estado del aparato para generar el algoritmo de control; (vii) ejecutar una simulación del algoritmo de control para verificar la precisión y estabilidad del algoritmo y un patrón de valor de ajuste; y (viii) Repetir los pasos (i) a (vii) con diferentes estados de mar de acuerdo a lo necesitado para poblar el espacio de algoritmos de control requerido.

Preferiblemente, el paso (i) también es repetido como parte del paso (viii) si el conjunto o espacio de algoritmos de control incluye variaciones para el estado de la maquina/aparato .

Preferiblemente, la generación de los algoritmos de control es heurística.

Preferiblemente, la optimización se alcanza mediante: (i) determinar la matriz de potencia; (ii) desarrollar y optimizar la función de transferencia de sistema de control utilizando la matriz de potencia y un modelo de olas; y (iü) optimizar la función de transferencia para el sitio físico particular utilizando un modelo espectral físico robusto para el sitio físico.

Preferiblemente, el aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir la energía mareomotriz comprende el aparato hidráulico de conformidad con el primer aspecto amplio de la presente invención.

De conformidad con un tercer aspecto amplio de la presente invención se proporciona un método para controlar el aparato hidráulico de conformidad con el primer aspecto amplio de la presente invención.

De conformidad con un cuarto aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un método para obtener un filtro óptimo para controlar el aparato hidráulico de conformidad con el primer aspecto amplio de la presente invención.

De conformidad con un quinto aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un aparato hidráulico que comprende una bomba para bombear fluido a través del aparato, y un elemento de control para controlar el flujo del fluido.

De conformidad con un sexto aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un método para controlar el aparato hidráulico de conformidad con el quinto aspecto amplio de la presente invención, el método comprende los pasos de: operar la bomba del aparato para bombear el fluido hidráulico a través del aparato; y controlar el elemento de control para controlar el flujo del fluido.

Preferiblemente, la bomba es una bomba hidráulica axial.

Preferiblemente, el elemento de control es una válvula de salida, una válvula de entrada, acumulador, o una válvula de alivio de presión.

Preferiblemente, el aparato también incluye una válvula de retención de salida.

Preferiblemente, el aparato también incluye una válvula de retención de entrada.

Preferiblemente, el aparato también incluye un vástago/ajustador/ acumulador de lado de trabajo.

Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador de lado oculto.

Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador de salida.

Preferiblemente, al aparato también incluye un acumulador de entrada.

Preferiblemente, el aparato también incluye un sensor. Preferiblemente, el aparato también incluye un controlador .

Preferiblemente, el aparato es un aparato hidráulico de bucle cerrado.

Preferiblemente, el aparato hidráulico es para extraer energía del movimiento de olas/convertir energía mareomotriz.

De conformidad con un séptimo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un sistema para controlar y optimizar un dispositivo de energía mareomotriz que comprende: un convertidor de energía mareomotriz que utiliza un convertidor de energía mareomotriz con arranque de potencia hidráulica, el convertidor es operado en un modo de bucle cerrado, el bucle cerrado comprende una línea de salida de dispositivo en la presión más alta y una línea de fluido de entrada en una presión substancialmente más baja, el fluido que circula en el bucle cerrado está basado substancialmente en agua, el fluido que proporciona la transferencia de energía a tierra, el fluido que transporta energía mediante presión y flujo, y un medio para extraer la energía del fluido de trabajo en tierra mediante un dispositivo hidromecánico tal como una turbina o motor de intercambio de presión.

Preferiblemente, el sistema incluye elementos de control que son ambos de tierra y de alta mar.

Preferiblemente, los elementos de control comprenden: válvulas que regulan la presión y flujo en la línea de salida y las líneas de entrada en tierra, una válvula de alivio de presión de alta mar ubicada entre las líneas de entrada y salida, acumuladores hidráulicos ubicados en alta mar, y acumuladores hidráulicos ubicados en tierra, uno conectado a la línea de salida y otro conectado a la línea de entrada, y una válvula de alivio de presión ubicada en tierra entre las líneas de entrada y salida.

Preferiblemente, un algoritmo de control es utilizado para controlar la pluralidad de válvulas hidráulicas y cargas de presión de gas en los acumuladores.

De conformidad con un octavo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un algoritmo de control para el sistema de conformidad con el quinto aspecto amplio de la presente invención. Preferiblemente, el algoritmo de control tiene la capacidad de realizar una o más de las siguientes funciones o tiene una o más de las siguientes propiedades : a. Ajuste de la rigidez mecánica por medio de la variación de volumen de acumulador (válvulas de abierto/cerrado) del convertidor de energía mareomotriz CETO™ (CEM) entre, y que incluye, los dos extremos del pistón limitado y el pistón libre. "Pistón limitado" se refiere a la situación en donde el pistón experimentará la cantidad mínima de movimiento debido a que el fluido hidráulico está restringido contra un movimiento dentro del circuito hidráulico hasta el punto permitido por el acumulador de ajuste, y "pistón libre" se refiere al caso en donde es libre de fluir de fluido entre los circuitos de entrada y salida y el movimiento de pistón es libre de desplazarse bajo la influencia de su propio peso y la fuerza externa aplicada a éste. b. Ajusta la posición de referencia del pistón de la bomba en el caso de CETO™ para permitir variaciones lentas en la profundidad de agua conforme ocurriría para la marea. c. Ajustar los elementos de control del dispositivo CEM de conformidad con entradas de tiempo real de un aparato de medición de ola cercana. Tales aparatos pueden registrar la altura de ola instantáneo (H) , periodo de ola (T) , y extensión de ola (T) y cualquier otro parámetro relevante que defina el estado de mar y puede proporcionar estos datos en tiempo real al algoritmo. d. Ajusta la configuración en c) de manera que la potencia P es un máximo instantáneo. e. Ajusta la configuración en c) de manera que la potencia P es un mínimo instantáneo. Tal condición puede ser deseable si se lleva a cabo un mantenimiento o inspección. f. Ajusta la configuración en c) de manera que P excede un valor mínimo Pm con una probabilidad pm. g. Aplica un patrón preestablecido F para delimitar los valores de los elementos de control los cuales maximizan la potencia total suministrada por un CEM en un intervalo de tiempo t . h. El intervalo de tiempo t debe ser variable en el transcurso de un intervalo de tiempos te desde segundos hasta minutos hasta horas. Por ejemplo, en la práctica en alta mar estándar es de 20 minutos para un estado de mar irregular continuo y 3 horas para un estado de mar extremo. i. Cada tiempo te, será asociado con un patrón único FE el cual define un punto de operación fijo para, y un rango de control ejercido por, el algoritmo A. j . El algoritmo de control A puede comprender una serie de patrones Fe como en i) de manera que cada patrón colabora para proporcionar la salida de energía óptima Emax en el transcurso de cualquier periodo de tiempo entre el más corto y el más largo. Esto es, el algoritmo A siempre es ajustado para proporcionar la energía integrada máxima Emax en donde k. El algoritmo particular A también puede ser delineado a partir de un conjunto de algoritmos Ai en donde el conjunto Ai incluye los elementos que son específicos para una o más de las siguientes condiciones: i. Una ubicación geográfica particular; ii. Una profundidad y batimetría de agua particular; iii. Una clasificación particular de la actividad de olas por ejemplo energética, en alta mar, media, en tierra, o combinaciones de estas; iv. Un tiempo particular del año, por ejemplo, invierno, verano; v. Una configuración particular del CEM; vi. Una configuración física particular del CEM que incluye un mecanismo de alivio de energía como ha sido descrito en las solicitudes de patente co-pendientes de CETO™; vii. Un estado físico particular del CEM que corresponde a la edad, estado, para operar el historial del CEM; viii. Cualquiera otra variación en la configuración del CEM; ix. Los estados de mar dominantes durante el año. Por ejemplo, un sitio en Garden Island fuera de la costa de Australia Occidental tiene entre 6 y 8 estados de mar dominantes; y x. Una condición de seguridad/emergencia particular.

De conformidad con un noveno aspecto de la presente invención se proporciona un sistema que comprende un arreglo de CEMs conectados juntos en paralelo a un conjunto común de tuberías de entrada y salida formando un sistema de bucle cerrado de conformidad con cualquiera del séptimo al octavo aspectos de la presente invención.

De conformidad con un décimo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un sistema de conformidad con un noveno aspecto de la presente invención en donde la optimización del algoritmo A también es sensible a la extensión de onda. Los algoritmos Ai y los patrones Fe son materiales diferentes de los del CEM solo. Obsérvese que para múltiples unidades la diferencia en el algoritmo en comparación con una unidad única está dominada por la interacción hidráulica entre las unidades.

De conformidad con un onceavo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un sistema de conformidad con cualquiera del séptimo hasta el décimo aspectos amplios de la presente invención, en donde los algoritmos Ai están generados de conformidad con un acercamiento de filtro óptimo.

De conformidad con un doceavo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un aparato hidráulico que comprende : una bomba hidráulica que incluye un cuerpo que define una cámara, y un pistón que divide la cámara en un lado de trabajo y un lado oculto; y un acumulador hidráulico del lado oculto conectado al lado oculto de la cámara.

Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en paralelo al lado oculto de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en serie con el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un circuito hidráulico de lado oculto cerrado que incluye el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara.

Preferiblemente, el aparato también incluye un fluido que tiene la capacidad de fluir entre el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el fluido es un fluido de alta lubricación. Preferiblemente, el fluido es un fluido de baja viscosidad.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado oculto asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado de trabajo asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado de trabajo es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico de lado de trabajo es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara. Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en paralelo al lado de trabajo de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en serie con el lado de trabajo de la cámara .

Preferiblemente, el aparato también incluye una válvula de retención de salida conectada al lado de trabajo de la cámara, y una válvula de retención de entrada conectada en paralelo o la válvula de retención de salida. En algunas modalidades, la válvula de retención de entrada está conectada al lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de¦ salida conectado paralelo a la válvula de retención de salida. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de entrada conectado en paralelo a la válvula de retención de entrada.

Preferiblemente, el aparato también incluye una unidad de interfaz hidráulica que incluye la válvula de retención de salida, la válvula de retención de entrada, el acumulador hidráulico de salida, y el acumulador hidráulico de entrada. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado oculto. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado de trabajo. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye una válvula de alivio de presión.

Preferiblemente, el aparato también incluye un controlador hidráulico conectado a la válvula de retención de salida y la válvula de retención de entrada. Preferiblemente, el controlador hidráulico incluye una válvula de alivio de presión. Preferiblemente, el aparato también incluye una linea tubería de alta presión que conecta el controlador hidráulico con la válvula de retención de salida, y una línea de tubería de baja presión que conecta el controlador hidráulico con la válvula de retención de entrada. Preferiblemente, el aparato también incluye una carga hidráulica conectada al controlador hidráulico.

Pre eriblemente, el aparato es un aparato hidráulico de bucle cerrado.

Preferiblemente, el aparato es para extraer energía del movimiento de olas/conversión de energía mareomotriz. En una forma particular preferida, el aparato también incluye un actuador flotante atado al pistón.

De conformidad con un treceavo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un aparato hidráulico que comprende : una bomba hidráulica que incluye un cuerpo que define una cámara, y un pistón que divide la cámara en un lado de trabajo y un lado oculto; y un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara.

Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en paralelo al lado de trabajo de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en serie con el lado de trabajo de la cámara.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado de trabajo asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado de trabajo es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico del lado de trabajo es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado oculto asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de lado oculto. Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en paralelo al lado oculto de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en serie con el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un circuito hidráulico de lado oculto cerrado que incluye el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara.

Preferiblemente, el aparato también incluye un fluido que tiene la capacidad de fluir entre el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el fluido es un fluido de alta lubricación. Preferiblemente, el fluido es un fluido de baja viscosidad.

Preferiblemente, el aparato también incluye una válvula de retención de salida conectada al lado de trabajo de la cámara, y una válvula de retención de entrada conectada en paralelo a la válvula de retención de salida. En algunas modalidades, la válvula de retención de entrada puede ser conectada al lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de salida conectado en paralelo a la válvula de retención de salida. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de entrada conectado en paralelo a la válvula de retención de entrada.

Preferiblemente, el aparato también incluye una unidad de interfaz hidráulica que incluye la válvula de retención de salida, la válvula de retención de entrada, el acumulador hidráulico de salida, el acumulador hidráulico de entrada. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado oculto. Preferiblemente, la interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado de trabajo. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye una válvula de alivio de presión.

Preferiblemente, el aparato también incluye un controlador hidráulico conectado a la válvula de retención de salida y la válvula de retención de entrada. Preferiblemente, el controlador hidráulico incluye una válvula de alivio de presión. Preferiblemente, el aparato también incluye una linea de tubería de alta presión que conecta el controlador hidráulico con la válvula de retención de salida y una línea de tubería de baja presión que conecta el controlador hidráulico a la válvula de retención de entrada. Preferiblemente, el aparato también incluye una carga hidráulica conectada al controlador hidráulico.

Preferiblemente, el aparato es un aparato hidráulico de bucle cerrado.

Preferiblemente, el aparato es para extraer de energía del movimiento de olas/convertir la energía mareomotriz. En una forma particular preferida, el aparato también incluye un actuador flotante unido al pistón.

De conformidad con un catorceavo aspecto amplio de la presente invención, se proporciona un aparato hidráulico que comprende una bomba hidráulica para circular un fluido a través del aparato, y un controlador hidráulico para controlar el aparato.

Preferiblemente, la bomba hidráulica incluye un cuerpo que define una cámara, y un pistón que divide la cámara en un lado de trabajo y un lado oculto.

Preferiblemente, el aparato incluye un acumulador hidráulico de lado oculto conectado al lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en paralelo al lado oculto de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado oculto está conectado en serie con el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un circuito hidráulico de lado oculto cerrado que incluye el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara.

Preferiblemente, el aparato también incluye un fluido que tiene la capacidad de fluir entre el acumulador hidráulico de lado oculto y el lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el fluido es un fluido de alta lubricación. Preferiblemente, el fluido es un fluido de baja viscosidad.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado oculto asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico de lado oculto es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un amortiguador mecánico de lado de trabajo asegurado al pistón. Preferiblemente, el amortiguador mecánico de lado de trabajo es un amortiguador elástico. Alternativamente, el amortiguador mecánico de lado de trabajo es un resorte.

Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado del trabajo de la cámara. Preferiblemente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en paralelo al lado de trabajo de la cámara. Alternativamente, el acumulador hidráulico de lado de trabajo está conectado en serie con el lado de trabajo de la cámara.

Preferiblemente, el aparato también incluye una válvula de retención de salida conectada al lado de trabajo de la cámara, y una válvula de retención de entrada conectada en paralelo a la válvula de retención de salida. En algunas modalidades, la válvula de retención de entrada puede estar conectada al lado oculto de la cámara. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de salida conectado en paralelo a la válvula de retención de salida. Preferiblemente, el aparato también incluye un acumulador hidráulico de entrada conectado en paralelo a la válvula de retención de entrada.

Preferiblemente, el aparato también incluye una unidad de interfaz hidráulica que incluye una válvula de retención de salida, la válvula de retención de entrada, el acumulador hidráulico de salida, y el acumulador hidráulico de entrada. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado oculto. Preferiblemente, la unidad de interfaz hidráulica también incluye el acumulador hidráulico de lado de trabajo.

Preferiblemente, el controlador hidráulico tiene la capacidad de controlar el aparato de conformidad con un algoritmo.

Preferiblemente, el controlador hidráulico está conectado a la válvula de retención de salida y la válvula de retención de entrada. Preferiblemente, el aparato también incluye una linea de tubería de alta presión que conecta el controlador hidráulico a la válvula de retención de salida, y una línea de tubería de presión más baja que conecta el controlador hidráulico a la válvula de retención de entrada.

Preferiblemente, el aparato incluye una carga hidráulica.

Preferiblemente, la carga incluye una turbina. Preferiblemente, la turbina es una turbina Pelton.

Preferiblemente, el aparato es un aparato hidráulico único de bucle cerrado.

Preferiblemente, el aparato es para extraer energía del movimiento de olas/conversión de energía mareomotriz. En una forma preferida particular, el aparato también incluye un actuador flotante unido al pistón.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Con el propósito de que la invención pueda ser comprendida más completamente y ponerla en práctica, se describirá ahora una modalidad preferida de la misma con referencia a las Figuras anexas, en las cuales: la Figura 1 es un diagrama esquemático de una primera modalidad preferida de un aparato hidráulico; la Figura 2 es un diagrama esquemático de una segunda modalidad preferida de un aparato hidráulico; la Figura 3 es un diagrama esquemático que representa detalles adicionales de la parte del aparato hidráulico ilustrada en las Figuras 1 y 2, que incluye una elevación lateral de sección transversal de una bomba hidráulica axial del aparato; la Figura 4 es un diagrama esquemático de una tercera modalidad preferida de un aparato hidráulico, que incluye una elevación lateral de sección transversal de una bomba hidráulica axial del aparate- la Figura 5 es una elevación lateral de sección transversal de una cuarta modalidad preferida de un aparato hidráulico; la Figura 6 es un diagrama esquemático de una quinta modalidad preferida de un aparato hidráulico, que incluye una elevación lateral de sección transversal de una bomba hidráulica axial del aparato; la Figura 7 es un diagrama esquemático de una sexta modalidad preferida de un aparato hidráulico, que incluye una elevación lateral de una sección transversal de una bomba hidráulica axial del aparato; la Figura 8 es un diagrama esquemático de una séptima modalidad preferida de un aparato hidráulico, que incluye una elevación lateral de sección transversal de una bomba hidráulica axial del apáratela Figura 9 es un diagrama esquemático que representa una instrumentación hidráulica y sistema de control, y un sistema de carga de batería el de aparato hidráulico ilustrado en la Figura 8; la Figura 10 es una gráfica la cual representa el intervalo de desplazamiento de pistón de un aparato hidráulico de manera que el aparato representado en las Figuras 8 y 9, contra varios intervalos de presión de entrada y de descarga; la Figura 11 es un diagrama esquemático de una octava modalidad preferida de un aparato hidráulico, que incluye una elevación lateral de sección transversal de una bomba hidráulica axial del aparato; y la Figura 12 es un diagrama esquemático de una novena modalidad preferida de un aparato hidráulico.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a las Figuras 1 a 3, un aparato hidráulico de bucle cerrado 30 para extraer energía del movimiento de olas/conversión de energía mareomotriz incluye una bomba hidráulica axial 31 que incluye un cuerpo de bomba 32 que define una cámara 33. El cuerpo de bomba 32 incluye una pared lateral 34 que tiene un extremo superior el cual es cerrado por una pared superior 35, y un extremo inferior el cual está cerrado por una pared inferior 36. La pared inferior 36 está configurada para acoplarse a una base 37.

Un pistón 38 es recibido por la cámara 33 de manera que el pistón 38 divide la cámara 33 en un vástago o lado de trabajo 39 y un lado oculto 40, y de forma que el pistón 38 tiene la capacidad de deslizarse hacia tras y hacia adelante dentro de la cámara 33. Un sello (no se representa) entre el pistón 38 y la pared lateral 34 inhibe que el fluido fluya pasando el pistón 38 y entre el lado de trabajo 39 y el lado oculto 40. Idealmente, el lado de trabajo 39 y el lado oculto 40 de la cámara 33 no se comunican dentro de la bomba 31 debido al sellado perfecto del pistón que se desplaza 38 con la pared lateral 34 de la bomba 31. Algo de fuga entre las dos cámaras puede ser tolerada conforme el sello se desgaste.

Un amortiguador mecánico de lado de trabajo 41 es asegurado al pistón 38 de forma que el amortiguador 41 está ubicado en el lado de trabajo 39 de la cámara 33. Un amortiguador mecánico de lado oculto 42 es asegurado al pistón 38 de manera que el amortiguador 42 está ubicado sobre el lado oculto 40 de la cámara 33.

Un vástago de pistón 43 se extiende desde el pistón 38 y a través de una abertura en la pared superior 35 del cuerpo de bomba 32 de manera que el vástago 43 tiene la capacidad de desplazarse hacia atrás y hacia delante con el pistón 38 en relación con el cuerpo 32. Un sello (no se representa) inhibe que el fluido se fugue fuera de la cámara 33 a través de la abertura.

Un actuador flotante 44 está conectado a un extremo y superior del vástago de pistón 43 mediante una atadura 45.

Un aparato 30 también incluye un circuito hidráulico de lado oculto 46 que incluye el lado oculto 40 de la cámara 33 y un acumulador hidráulico del lado oculto 47. El circuito 46 está cerrado de manera que un fluido puede ser cambiado solamente entre el lado oculto 40 de la cámara 33 y el acumulador 47. El acumulador 47 está conectado al lado oculto 40 de la cámara 33 mediante una manguera 48 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir entre el acumulador 47 y el lado oculto 40 de la cámara 33. Existe un minino de impedancia para el acumulador hidráulico de lado oculto 47 en todo momento excepto para la zona de amortiguación la cual es manejada a través de la obstrucción de los puertos de bombeo mediante un anillo de detención de pistón.

El fluido en el circuito de lado oculto 46 contiene una mezcla de fluido y gas de conformidad con la práctica estándar. El acumulador 47 se encuentra simplemente como un depósito e idealmente no ofrece ninguna amortiguación.

El fluido en el circuito de lado oculto 46 puede ser un fluido de baja viscosidad. Al igual que muchos acumuladores de pistón, el lado oculto podría ser llenado por completo con un gas tal como nitrógeno para reducir las pérdidas hidromecánicas en comparación con un fluido. Esto también tendría el beneficio de un costo mucho menor y acumuladores más pequeños.

El fluido en el circuito de lado oculto 46 puede incorporar un fluido de alta lubricación esto es, la capacidad de lubricar. Está lubricación puede mejorar la vida útil del sello de pistón. Este fluido también podría ser utilizado para lubricar el sello de vástago mediante un tubo capilar (no se muestra) . Puesto que el volumen requerido del fluido de lubricación requerido es relativamente bajo y el costo adicional sería disminuido mediante el ahorro en mantenimiento y en tiempos muertos.

El aparato 30 también incluye una válvula de retención de salida 49 conectada al lado de trabajo 39 de la cámara 33 mediante una manguera 50 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir desde la cámara 33 y a través de la válvula 49 en la dirección indicada por la flecha "A". Una válvula de retención de entrada 51 es conectada en paralelo a la válvula de retención de salida 49 y la manguera 50 de manera que un fluido tiene la capacidad de fluir a través de la válvula 51 y dentro de la cámara 33 en la dirección indicada por la flecha "B".

Un acumulador hidráulico de salida 52 es conectado en paralelo a la válvula de retención de salida 49. Un acumulador hidráulico de entrada 53 está conectado en paralelo a la válvula de retención de entrada 51.

Con referencia particular a la Figura 1, en operación, parte del aparato 30 está posicionado en alta mar en un cuerpo de agua 54 tal como el mar o el océano que tiene una superficie de agua 55 y un nivel de mar promedio 56. La bomba hidráulica 31 es asegurada a la base 37 la cual descansa sobre el lecho marino 57 del cuerpo de agua 54. La bomba 31 está asegurada a la base 37 de manera que la bomba 31 tiene la capacidad de pivotar en relación a la base 37. Las válvulas de retención 49 y 51, y los acumuladores 47, 52 y 53 están ubicados en una unidad de interfaz hidráulica 58 la cual también está ubicada en alta mar. Una salida de alta presión de la unidad de interfaz hidráulica 58 es conectada a una entrada de alta presión de una planta en tierra 59 mediante una linea de tubería de alta presión, y una entrada de baja presión de la unidad de interfaz hidráulica 58 es conectada a una salida de baja presión de la planta en tierra por una línea de tubería de baja presión.

El actuador flotante 44 reside en el cuerpo de agua 54 de manera que el movimiento de las olas del cuerpo de agua y la flotabilidad positiva del actuador 44 provoca que éste siga el movimiento de la perturbación de agua de manera que el actuador 44 es forzado hacia arriba ejerciendo una fuerza sobre la atadura 45 la cual a su vez fuerza el pistón 38 para desplazarse ascendentemente en la cámara 33 hacia la pared superior 35 del cuerpo de bomba 32. Conforme el pistón 38 se desplaza ascendentemente, el fluido sobre el lado de trabajo 39 de la cámara 33 es forzado hacia afuera de la cámara 33 a través de la manguera 50 y la válvula de retención de salida 49 en la dirección indicada por flecha A.

Algo de la energía de fluido que es bombeado a través de la válvula de retención de salida 49 es almacenada en el acumulador de salida 52 el cual funciona para suavizar el flujo de fluido a través de la sección de alta presión de un circuito hidráulico de bucle cerrado de la que la válvula de retención de salida 39 y el acumulador 52 forma parte. El fluido fluye en el resto del circuito antes de fluir de regreso la bomba 31 a través de una ramificación separada del circuito en la dirección indicada por la flecha B.

Conforme el pistón 38 se desplaza ascendentemente dentro de la cámara 33, el fluido en el circuito hidráulico de lado oculto cerrado 46 se desplaza desde el acumulador 47 a través de la manguera 48 y dentro del lado oculto 40 de la cámara 33. El fluido en el circuito 46 es un fluido de alta lubricación y baja viscosidad.

El amortiguador mecánico de lado de trabajo 41 amortigua el movimiento del pistón 38 conforme éste se acerca a la pared superior 35 del cuerpo de bomba 32 para inhibir que el pistón 38 y el cuerpo de bomba 32 sean dañados durante la carrera ascendente del pistón 38. En particular, el amortiguador mecánico de lado de trabajo 41 reduce la carga de choque sobre la bomba 31 y la atadura 45 durante la carrera ascendente.

Durante el paso de la ola a través del aparato 30, el actuador flotante 44 desciende bajo el peso del pistón 38, y la fuerza del fluido fluye en un circuito hidráulico cerrado y regresa hacia el lado de trabajo 39 de la cámara 33 al pasar a través de la válvula de retención de entrada 51 y la manguera 50 en la dirección indicada por la flecha B. Algo de la energía del fluido de retorno es almacenada en el acumulador de entrada 53 el cual funciona para suavizar el flujo del fluido a través de la sección de baja presión del circuito hidráulico de bucle cerrado.

Conforme el pistón 38 se desplaza hacia abajo dentro de la cámara 33, el fluido de alta lubricación y baja viscosidad y el lado oculto 40 de la cámara 33 se desplaza desde la cámara 33 de regreso hacia el acumulador 47 a través de la manguera 48. Idealmente, el acumulador 47 no proporciona ninguna amortiguación hidráulica, sino que simplemente funciona como un depósito.

El amortiguador mecánico de oculto 42 amortigua el movimiento del pistón 38 conforme éste se aproxima a la pared inferior 36 del cuerpo de bomba 32 para inhibir que el pistón 38 y el cuerpo de bomba 32 sean dañados durante la carrera descendente del pistón 38. En particular, el amortiguador mecánico de lado oculto 42 reduce la carga de choque sobre la bomba 31 y la atadura 45 durante la carrera descendente.

El ciclo se repite cada vez que una cresta de ola y una depresión de ola pasa sobre el aparato 30.

Con referencia particular a la Figura 2, el aparato 30 puede incluir un arreglo de bombas 31 y actuadores flotantes 44 conectados a la unidad de interfaz hidráulica 58.

Con referencia a la Figura 4, un aparato hidráulico 60 para extraer energía del movimiento de olas/convertir energía mareomotriz es similar al aparato 30. Por lo tanto las características similares del aparato 60 y 30 han sido referenciadas con números de referencia similares iguales.

El aparato 60 difiere del aparato 30 en que el aparato 60 también incluye un acumulador hidráulico de lado de trabajo 61 conectado en paralelo al lado de trabajo 39 de la cámara 33 mediante la manguera 50 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir entre la cámara 33 y el acumulador hidráulico del lado de trabajo 61.

Más aún, el aparato 60 incluye una unidad de interfaz hidráulica 62 que incluye el acumulador hidráulico de lado oculto 47, una válvula de retención de salida 49, una válvula de retención de entrada 51, un acumulador hidráulico de salida 52, acumulador hidráulico de entrada 53, y el acumulador hidráulico de lado de trabajo 61.

La unidad de interfaz hidráulica 62 incluye una salida 63 y una entrada 64.

La operación del aparato 60 es virtualmente idéntica a la operación del aparato 30, excepto que el acumulador 61 proporciona una amortiguación hidráulica para el pistón 38 durante su carrera ascendente lo cual aumenta la amortiguación mecánica proporcionada por el amortiguador mecánico de lado de trabajo 41.

La unidad de interfaz hidráulica 62 está posicionada en alta mar con la bomba 31 y el actuador flotante 44 del aparato 60.

Con referencia a la Figura 5, un aparato hidráulico 70 para extraer energía del movimiento de olas/convertir energía mareomotriz incluye una bomba hidráulica axial 71 que incluye un cuerpo de bomba 72 que define una cámara 73. El cuerpo de bomba 72 incluye una pared lateral 74 que tiene un extremo superior el cual está cerrado por una pared superior 75. Una porción superior 76 de la pared lateral 74 es más espesa que una porción inferior 77 de la pared lateral 74 de manera que una porción superior 78 de la cámara 73 es más angosta que una porción inferior 79 de la cámara 73. La porción superior 76 de la pared lateral 74 incluye un puerto superior 80 y un puerto inferior 81.

Un pistón 82 es recibido por la cámara 73 de manera que el pistón 82 divide la cámara 73 en un lado de trabajo 83 y un lado oculto 84, y de manera que el pistón 82 tiene la capacidad de deslizarse hacia atrás y hacia adelante dentro de la cámara 73. El pistón 82 incluye una porción superior 85 y una porción inferior más amplia 86. A diferencia de la porción inferior 86 del pistón 82, la porción superior 85 del pistón 82 es suficientemente angosta para ser recibida por la porción superior 78 de la cámara 73 de acuerdo a lo representado en la Figura 5. Un borde de cavidad 87 se extiende alrededor de la periferia de porción superior 85 del pistón 82. El borde de cavidad 87 incluye una superficie vertical 88 y una superficie con inclinación descendente 89. El borde de cavidad 87 evita que la porción 82 cubra completamente el puerto superior 80.

Un sello 90 entre el pistón 82 la pared lateral 74 inhibe que el fluido fluya pasando al pistón 82 y entre el lado de trabajo 82 y el lado oculto 84.

Un vástago de pistón 91 se extiende desde el pistón 82 y a través de una abertura en la pared superior 75 del cuerpo de bomba 72 de manera que el vástago 91 tiene la capacidad de desplazarse hacia atrás y hacia adelante con el dispositivo 82 en relación con el cuerpo 72. Un sello 92 inhibe que el fluido se fugue fuera de la cámara 73 a través de la abertura en la pared superior 75.

Un acumulador hidráulico de lado de trabajo 93 está conectado al puerto superior 80 mediante una manguera 94 de manera que el fluido tiene la capacidad de fluir hacia atrás y hacia adelante entre el lado de trabajo 83 de la cámara 73 y el acumulador hidráulico de lado de trabajo 93.

Una manguera 95 está conectada a u puerto inferior 81. El fluido de alta presión tiene la capacidad de ser expulsado de la cámara 73 a través del puerto inferior 81 y la manguera 95 en la dirección indicada por la flecha "A", y el fluido de baja presión tiene la capacidad de ser admitido dentro de la cámara 73 a través del puerto inferior 81 y la manguera 95 en la dirección indicada por la flecha "B".

Con referencia a la Figura 6, un aparato de bucle cerrado 100 para extraer energía del movimiento de las olas/convertir energía mareomotriz incluye una carga hidráulica que incluye una turbina Pelton 101. La carga también puede incluir un generador de electricidad (no se representa) el cual es accionado por la turbina 101.

El aparato 100 también incluye el aparato 60 el cual incluye la bomba hidráulica 31. La bomba 31 opera para bombear un fluido a través del aparato 100 para accionar la turbina 101.

Un controlador hidráulico 102 controla el fluido que es bombeado a través del aparato 100 mediante la bomba 31. En particular, el controlador 102 controla la presión y el caudal de flujo del fluido en las secciones de alta presión y la de baja presión del aparato 100.

Una entrada 103 del controlador 102 es conectada a la salida 63 de la unidad de interfaz hidráulica 62 mediante una linea de tubería de alta presión 104. Una salida 105 del controlador 102 es conectada a una entrada 106 de la turbina 101 mediante una línea de tubería de alta presión 107. Una salida 108 de la turbina 101 está conectada a una entrada 109 del controlador 102 mediante una línea de tubería de baja presión 110. Una salida 111 del controlador 102 es conectada a la entrada 64 de la unidad de interfaz hidráulica 62 mediante una línea de tubería de baja presión 112.

Con la ayuda de un aparato de bucle cerrado tal como el aparato 100 representado en la Figura 6 es posible contar con un control de bomba completamente cerrado. Un algoritmo de control, implementado para manejar la operación de ambos el sistema de control hidráulico en tierra y el dispositivo de energía mareomotriz de alta mar 31 y una unidad de interfaz hidráulica 62, con entradas de fuerza y desplazamiento de la bomba, puede manejar las presiones de entrada y salida para maximizar la salida (desplazamiento) pero también para reducir los impactos en la parte superior e inferior de la carrera de bomba. Este algoritmo, tanto mejora la salida de potencia de planta y reduce el daño/desgaste a la bomba 31. Este acercamiento también permitirá una compensación para los movimientos de la marea siempre que la carrera de bomba sea lo suficientemente larga para cubrir el intervalo de marea.

El aparato 100 deberá mantener una posición de descanso constante con respecto a un nivel de agua medio del actuador flotante en la columna de agua en respuesta a las variaciones de marea. Esto puede ser alcanzado con el arreglo de control de bucle cerrado.

El algoritmo de control sería específico para la ubicación de sitio e incorporaría información sobre el régimen de oleaje local y el intervalo de marea y proporcionaría una operación optimizada del convertir de energía mareomotriz en ese sitio. Por ejemplo, el convertidor de energía mareomotriz puede ser desplegado fuera de la costa de Australia Occidental así como en ubicaciones en Europa y en algunos Territorios Sobre Mares Franceses. La totalidad de los sitios pueden tener diferentes intervalos de marea y diferentes estadísticas de olas. El uso de un algoritmo de control personalizado, de sitio especifico permite que la misma planta genérica y equipo de físico de alta mar sea desplegado óptimamente en cada uno y en todo los sitios.

Más aún, esto permite un control artificial o pseudo control, de la flotabilidad del actuador flotante. Esto se puede alcanzar al manejar la presión de entrada de bomba para reducir sintéticamente la flotabilidad física del actuador flotante 44. Esto tiene el beneficio de permitir la operación (desplazamiento descendente) del actuador flotante 44 durante condiciones de olas más pequeñas. La presión de salida no altera la flotabilidad efectiva del actuador flotante pero en una manera similar puede ser manejada para asegurar la operación (movimiento ascendente) en un intervalo de condiciones de olas.

Adicionalmente, esto permite que sea incorporado un grado "estiramiento" hidráulico dentro de la función de transferencia de la atadura. Las características de rigidez requeridas del aparato 100 no se pueden alcanzar típicamente a través de un estiramiento de atadura mecánica solo y los acumuladores dentro del circuito hidráulico pueden ser utilizados para proporcionar el "estiramiento" hidráulico para alcanzar las características requeridas.

El aparato 100 puede proporcionar una recuperación de energía de amortiguamiento. Los acumuladores del aparato 100 pueden ser utilizados para absorber algo de la energía de amortiguamiento durante la fase de amortiguamiento del movimiento de pistón y puede suministrar está energía de regreso dentro del sistema para una absorción posterior por el fluido de trabajo.

Cada una de las características mencionadas anteriormente puede ser aplicada individualmente o progresivamente al aparato 100.

También, cada una de las características mencionadas anteriormente puede tener aplicación para un aparato o sistemas hidráulicos fuera del aparato hidráulico para extraer energía del movimiento de olas. Por ejemplo, pueden ser aplicables a aparatos o sistemas hidráulicos en donde existe: 1. entrada de fuerza variable en la bomba hidráulica; 2. en donde puede existir la posibilidad de daño debido a un movimiento extremo de la bomba hidráulica; y 3. un desgaste o fuga de largo plazo que debe ser compensado en el sistema.

Con referencia a la Figura 7, un aparato hidráulico de bucle cerrado 120 para extraer energía del movimiento de olas/convertir en energía mareomotriz incluye una bomba axial 121 que incluye un cuerpo de bomba 122 que define una cámara 123. El cuerpo de bomba 122 incluye una pared lateral 124 que tiene un extremo superior el cual está cerrado por una pared superior 125, y un extremo inferior el cual está cerrado por una pared inferior 126. La pared inferior 126 está configurada para acoplarse a una base (no se representa) .

Un pistón 127 es recibido por la cámara 123 de manera que el pistón 127 divide la cámara 123 en un lado de trabajo 128 y un lado oculto 129, y de manera que el pistón 127 tiene la capacidad de deslizarse hacia atrás y adelante dentro de la cámara 123. Un sello (no se representa) entre el pistón 127 y la pared lateral 124 inhibe que el fluido fluya pasando al pistón 127 y entre el lado de trabajo 128 y el lado oculto 129.

Un vástago de pistón 130 se extiende desde el pistón 127 y a través de una abertura en la pared superior 125 del cuerpo de bomba 122 de manera que el vástago 130 tiene la capacidad de desplazarse hacia delante y atrás con el pistón 127 en relación con el cuerpo 122. Un sello (no se representa) inhibe que el fluido se fugue fuera de la cámara 123 a través de la abertura .

Una válvula de retención de salida 131 está conectada al lado de trabajo 128 de la cámara 123 mediante un dispositivo de desconexión rápida 132. Una válvula de retención de entrada 133 es conectada en paralelo al lado de trabajo 128 mediante el dispositivo de desconexión rápida 132. La válvula de retención de entrada 133 también está conectada en paralelo al lado oculto 129 de la cámara 123 mediante un dispositivo de desconexión rápida 134. Una válvula de secuencia 135 es conectada en paralelo a la válvula de retención de salida 131 y la válvula de retención de entrada 133.

Una válvula de control hidráulico 140 es conectada en serie con un acumulador hidráulico de salida 141. La válvula de control hidráulico 140 es conectada en paralelo con la válvula de retención de salida 131 y la válvula de secuencia 135.

Una válvula de control hidráulico 142 es conectada en serie con un acumulador hidráulico de entrada 143. La válvula de control hidráulico 142 está conectada en paralelo a la válvula de secuencia 135.

Un transductor de presión 144 detecta la presión en una sección de alta presión del aparato 120, y un medidor de flujo 145 mide el caudal de flujo del fluido en esa sección del aparato 120.

Un regulador proporcional 146 es conectado en serie con el medidor de flujo 145, y un transductor de presión 147 detecta la presión de la salida de fluido del regulador proporcional 146.

El fluido el cual es la salida del regulador proporcional 146 acciona una turbina 148 la cual a su vez acciona una bomba de agua 149 para un enfriador.

La salida de fluido de baja presión de la turbina 148 acciona una bomba de agua 150 la cual enfria el fluido que retorna a la bomba 121, y pasa a través de una válvula de retención 151 la cual es conectada en paralelo a la válvula de secuencia 135.

Las válvulas 140 y 142, los transductores de presión 144 y 147, el medidor de flujo 145, regulador proporcional 146 y válvula de secuencia 135 forma parte de un controlador o sistema de control para controlar la operación del aparato 120.

El aparato 120 puede proporcionar un vertido de energía. Esto es, puede proporcionar la disipación de exceso de energía. Por ejemplo, si la turbina 148 está accionando un generador de electricidad conectado a una rejilla de electricidad y existe una falla de rejilla, el aparato 120 puede disipar la energía en lugar de utilizar la energía para rotar la turbina 148. La energía puede ser disipada al operar el aparato 120 para correr presiones inferiores en la cámara de bomba 123, o al utilizar el cuerpo de agua en el cual la bomba 31 reside como un sumidero de calor al calentar mecánicamente el agua. La válvula de secuencia 135 puede ser operada para derivar la turbina 148.

La operación del aparato 30, 60, 70, 100, 120 en un bucle cerrado permite muchas de las innovaciones aquí descritas.

De manera importante, la operación del aparato en un modo de bucle cerrado permite que un grupo de equipo físico universal o estandarizado sea utilizado en muchas ubicaciones diferentes alrededor del mundo, y la respuesta de cada aparato sea ajustada ya sea activamente en tiempo real o preestablecida, para ajustarse a diferentes condiciones de oleaje, para permitir las variaciones de marea y, los más común, para ajustarse a un amplio intervalo de escenarios de operación anticipados que se presentan en diferentes ubicaciones.

Un beneficio de contar con un sistema o colección de bombas, actuadores flotantes, ataduras y equipos hidráulicos universales o estandarizados es que la manufactura de tales componentes se puede realizar en una producción en linea y se pueden alcanzar altos volúmenes y con ello disminuir los costos. Cada conjunto de equipamiento, cuando es desplegado en sitio, puede ser optimizado mediante algoritmos de control que operan sobre el sistema hidráulico de bucle cerrado. Cada sitio puede tener un algoritmo de operación personalizado que controla el movimiento de fluido hidráulico en respuesta a las dinámicas de oleaje y marea del sitio, optimizando la producción de energía y minimizando el desgaste o daño al equipo en alta mar.

Con referencia a la Figura 8, un aparato de bucle cerrado 160 para extraer energía del movimientos des olas/convertir energía mareomotriz incluye una bomba hidráulica axial 161 que incluye un cuerpo de bomba 162 que define una cámara 163. El cuerpo de bomba 162 incluye una pared lateral 164 que tiene un extremo superior el cual está cerrado por una pared superior 165, y un extremo inferior el cual está cerrado por una pared inferior 166. La pared inferior 166 está configurada para acoplarse a una base (no se muestra) que descansa sobre, o está asegurada a, el piso de un cuerpo de agua en el cual reside la bomba 161.

Un pistón 167 es recibido por la cámara 163 de forma que el pistón 167 divide la cámara 163 en un lado de trabajo 168 y un lado oculto 169, y de forma que el pistón 167 tiene la capacidad de deslizarse hacia atrás y adelante dentro de la cámara 163. Un sello (no se representa) entre el pistón 167 de la pared lateral 164 inhibe que el fluido fluya pasando al pistón 167 y entre el lado de trabajo 168 y el lado oculto 169.

Un vástago de pistón 170 se extiende desde el pistón 167 y a través de una abertura en la pared superior 165 del cuerpo de bomba 162 de manera que el vástago 170 tiene la capacidad de desplazarse hacia atrás y hacia adelante con el pistón 167 en relación al cuerpo 162. Un sello (no se representa) inhibe que el fluido se fugue fuera de la cámara 163 a través de la abertura .

La bomba 161 también incluye una válvula de retención de salida 171 la cual está conectada al lado oculto 169 de la bomba 161. La válvula de retención 171 evita que el fluido fluya a través de ésta de regreso hacia la bomba 161.

Aun cuando no se representa, un actuador flotante está conectado a un extremo superior del vástago de pistón 170 mediante una atadura.

Un ajustador o un acumulador hidráulico de lado de trabajo 172 está conectado al lado de trabajo 168 de la bomba 161 mediante una manguera 173. El acumulador 172 está conectado a un acumulador hidráulico de salida 174 mediante una válvula de retención de salida 175 la cual evita que el fluido fluya a través de ésta de regreso hacia la bomba 161. Una válvula de salida controlable 176 conecta el acumulador de salida 174 hacia un intercambiador de calor 177. El intercambiador de calor 177 está conectado a un acumulador hidráulico intermedio 178 mediante una válvula de retención 179 que evita que el fluido fluya a través de ésta de regreso hacia el intercambiador de calor 177. Una válvula de entrada controlable 180 está conectada a una válvula de retención de entrada 181 la cual está conectada al lado de trabajo 168 de la bomba 161 y la cual evita que el fluido fluya a través de ésta y alejándose de la bomba 161. Un acumulador hidráulico de entrada 182 está conectado al lado de trabajo 168 de la bomba 161 mediante la válvula de retención 181. Una turbina 183 y una válvula de retención 184 están conectadas en paralelo con la válvula 176, intercambiador de calor 177, acumulador 178, válvula de retención 179 y la válvula 180. La turbina 183 acciona un generador de electricidad 185.

Una válvula de alivio de presión 186 está conectada en paralelo con la válvula 176, el intercambiador de calor 177, acumulador 178, y la válvula de retención 179. La válvula de alivio de presión 186 funciona para evitar una sobre presurización del lado de alta presión del circuito hidráulico del aparato 160. La válvula de alivio de presión 186 puede ser una válvula controlable.

La válvula de retención 171 está conectada a un drenaje/acumulador hidráulico de lado de oculto 187 mediante una manguera 188, y también está conectada a una bomba eléctrica de relleno 189. Una válvula de retención 190 conecta la bomba 189 en paralelo con la válvula de retención 181 y el acumulador 182. La válvula de retención 190 evita que el fluido fluya a través de ésta y hacia la bomba 189.

La bomba 189 tiene la capacidad de bombear fluido hidráulico que se «acumula en el lado oculto del circuito hidráulico que incluye el acumulador 187 de regreso en el lado de trabajo del circuito hidráulico que es conectado a la salida de la bomba 189.

Con referencia a la Figura 9, el generador 185 suministra energía eléctrica hacia un dispositivo de carga 191 el cual está conectado a un modulo de carga de batería externa 192. El dispositivo de carga 191 y/o el módulo de carga de batería externa 192 cargan una batería 193 y una batería 194. La energía eléctrica es suministrada a la bomba eléctrica 189 mediante la batería 194. Un sistema de instrumentación y control/controlador 195 es suministrado con energía eléctrica por la batería 193.

Una pluralidad de sensores 196 está conectada a una o más entradas del controlador 195. Los sensores 196 incluyen sensores de varios tipos que incluyen sensores de presión, temperatura, flujo que detectan presiones, temperaturas, y caudales de flujo del fluido hidráulico dentro del aparato 160.

La válvula de salida 176, válvula de entrada 180, y bomba eléctrica de relleno 189 están conectados a las salidas del controlador 195 de manera que el controlador 195 tiene la capacidad de controlar la operación de la válvula de salida 176, válvula de entrada 180, y la bomba 189. El controlador 195 puede controlar la operación de la válvula de salida 176, la válvula de entrada 180, y la bomba 189 en respuesta a la salida (s) de los sensores 196. En otras palabras, el controlador 195 puede controlar la operación de la válvula de salida 176, válvula de entrada 180, y la bomba 189 en respuesta a las presiones, temperaturas, y caudales de flujo que son detectados por los sensores 196.

La válvula de alivio de presión 186 también puede ser conectada a una salida del controlador 195 de manera que la operación de la válvula 186 también tiene la capacidad de ser controlada por el controlador 195.

El controlador 195 puede controlar la válvula de salida 176, válvula de entrada 180, bomba 189, y/o válvula de alivio de presión 186 de manera que el aparato 160 tiene la capacidad de extraer, convertir, o transferir una cantidad óptima o cercana a la óptima de energía del movimiento de olas del cuerpo de agua en el cual reside el aparato 160.

La variación de las presiones de entrada y descarga del circuito hidráulico permite un grado de control sobre la carrera de pistón. Los intervalos de los límites de carrera de pistón/intervalo de desplazamiento de pistón promedios de un aparato hidráulico tal como el aparato 160 con respecto a/contra las presiones de control promedio (Hsig=0.45 m, Tsig= 3 s) /varios intervalos de presión de entrada y descarga por un periodo d,e condiciones de olas constantes es representado en la Figura 10. Se puede observar que conforme el valor máximo de los intervalos de entrada y presión disminuye que el valor mínimo del intervalo de desplazamiento de pistón se incrementa. Diagramas/gráficas similares para otros tipos de condiciones de oleaje también pueden ser obtenidos.

El concepto de sistema/aparato hidráulico 160 es un sistema/aparato de bucle cerrado 160 que tiene la capacidad de mantener las presiones apropiadas en la entrada y salida de bomba. Cuando la bomba se desplaza, se genera la presión y el flujo en el circuito hidráulico. La presión del circuito hidráulico es controlada por dos válvulas de control 176, 180; una válvula de control (en este caso, la válvula de salida 176) controla la presión fuera de la bomba 161, y la otra válvula de control (en este caso, la válvula de entrada 180) controla la presión dentro de la bomba 161. Estás (la válvula de salida 176 y la válvula de entrada 180) son las dos "palancas" de control principales en el sistema/aparato 160. Ambas válvulas de control 176, 180 son controladas remotamente con el propósito de variar la presión para diferentes regímenes de olas. Para está configuración de sistema, la turbina Pelton es remplazada con dos válvulas de control y el intercambiador de calor 177 como un medio de disipación de la energía generada por la bomba 161. En el lado oculto 169, no hay transferencia de fluido. Un vació parcial es creado durante la extensión de bomba. En el caso de una fuga interna a través de los sellos de pistón, el fluido será evacuado a través del drenaje de fuga y la válvula de retención 171 evitará que el fluido regrese de nuevo dentro de la bomba 161 durante la extensión de la bomba/pistón 167/vástago de pistón 170.

El acumulador hidráulico de vástago/ajuste/lado de trabajo 172 juega un papel clave en la optimización del sistema/aparato 160. El ajuste de la carga de gas y el volumen del acumulador 172 permite un control sobre el flujo de potencia y las dinámicas del flujo de potencia. También, es una característica de este sistema/aparato de bucle cerrado 160 que los efectos dinámicos similares a un "golpe de ariete", en este caso los efectos de transferencia de momentum, pueden ser mitigados mediante ajustes minuciosos del acumulador hidráulico de ajuste/lado de trabajo 172 asi como el acumulador de salida 174 y el acumulador de entrada 182. Los efectos de transferencia de momentum pueden ser causados por una o más de los impactos de válvulas de retención.

La válvula de alivio de presión 186 evita que el sistema/aparato 160 se sobre presurice. El concepto de sistema/aparato 160 incluye a los acumuladores 172, 174, 178, 182 en el vástago/lado de trabajo 168 de la bomba 161 para permitir el almacenamiento de energía hidráulica y para manejar variaciones de presión. El acumulador de drenaje/lado oculto 187 almacena el fluido hidráulico emitido por las fugas internas en la bomba o nivel de sistema antes de que éste sea vuelto a presurizar dentro del circuito hidráulico principal (en este caso lado de trabajo) del aparato 160. Las válvulas de retención 171, 175, 179, 181, 184 aseguran que el flujo de fluido hidráulico a través del circuito hidráulico se presente en la dirección (es) correcta. También existe un acumulador hidráulico de ajuste/lado de trabajo 172 justo antes de la válvula de retención de salida de bomba 175 con el propósito de ajustar el sistema/aparato 160 y optimizar la potencia producida .

El flujo de fluido a través desde el aparato 160 tiene la capacidad de ser variado entre un caso "suave" y un caso "severo". En el caso suave, el cual corresponde a la carga más baja en la bomba 161, la válvula de alivio de presión 186 está completamente abierta de manera que una proporción sustancial del fluido es bombeada a través de la válvula 186. En el caso severo, .el cual corresponde a la carga más alta en la bomba 161, la válvula de alivio de presión 186 y la válvula de entrada 180 se encuentran completamente cerradas, y la válvula de salida 176 está completamente abierta.

La bomba operada de batería pequeña (en este caso, la bomba eléctrica de relleno 189) regresa las pérdidas de fluido debidas a la fuga de bomba interna del lado de trabajo 168 de la bomba 161 hacia el lado oculto 169 de la bomba 161.

De acuerdo a lo descrito/mostrado en la Figura 9, todos los instrumentos/sensores 196, válvula 176, 180, y la bomba eléctrica de retorno/relleno 189 interactúan con un sistema de control/controlador montado localmente 195. El sistema/aparato 160 incluye dos baterías 193, 194. La batería principal (en este caso, la batería 193) suministra la potencia eléctrica a la instrumentación y sistema de control que incluyen a los instrumentos/sensores 196, válvulas 176, 180, y el sistema de control/controlador 195. La batería secundaria 194 suministra la potencia eléctrica a la bomba de relleno 189 y al equipo auxiliar .

Con referencia a la Figura 11, un aparato hidráulico de bucle cerrado 200 para extraer energía del movimiento de olas/convertir energía mareomotriz incluye una bomba hidráulica axial 201 que incluye un cuerpo de bomba 202 que define una cámara 213. El cuerpo de bomba 202 incluye una pared lateral 204 que tiene un extremo superior el cual está cerrado por una pared superior 205, y un extremo inferior el cual está cerrado por una pared inferior 206. La pared inferior 206 está configurada para acoplarse a una base (no se representa) que descansa, o es asegurado a, el piso de un cuerpo de agua en el cual reside la bomba 201.

Un pistón 207 es recibido por la cámara 213 de manera que el pistón 207 divide la cámara 203 en un lado de trabajo 208 y un lado oculto 209, y de forma que el pistón 207 tiene la capacidad de deslizarse hacia atrás y hacia adelante dentro de la cámara 203. Un sello (no se representa) entre el pistón 207 y la pared lateral 204 inhibe que el fluido fluya pasando al pistón 207 y entre el lado de trabajo 208 y el lado oculto 209.

Un vástago de pistón 210 se extiende desde el pistón 207 a través de una abertura en la pared superior 205 del cuerpo de bomba 202 de manera que el vástago 210 tiene la capacidad de desplazarse hacia adelante y atrás con el pistón 207 en relación con el cuerpo 202. Un sello (no se representa) inhibe que el fluido fugue fuera de la cámara 203 a través de la abertura .

La bomba 201 también incluye una válvula de retención 211 la cual está conectada al lado oculto 209 de la bomba 201.

Aun cuando no se representa, un actuador flotante está conectado a un extremo superior del vástago de pistón 210 mediante una atadura.

Un acumulador hidráulico de vástago/ajuste/lado de trabajo 212 está conectado al lado de trabajo 208 de la bomba 201 mediante una manguera 213. El acumulador 212 está conectado a un acumulador hidráulico de salida 214 mediante una válvula de retención 215. Una válvula de salida controlable 216 conecta el acumulador de salida 214 a una turbina ? una rueda Pelton 217 de manera que el fluido hidráulico el cual fluye fuera de la válvula 216 tiene la capacidad de girar la turbina o rueda 217. La turbina o rueda 217 puede ser conectada a un generador de electricidad (no se muestra) de manera que la rotación de la turbina o rueda 217 tiene la capacidad de accionar el generador de forma que el generador produce o genera electricidad. La producción o salida de la turbina o rueda 217 es conectada a un tanque o un depósito 217 de manera que el fluido hidráulico de baja presión el cual sale de la turbina o rueda 217 fluya dentro del depósito 217 de acuerdo a lo indicado por las flechas 218. El depósito 217 está conectado al lado de trabajo 208 de la bomba 201 por una bomba 219, una válvula de entrada controlable 220, una válvula de retención 221, y la manguera 213. La bomba 219 se puede operar para bombear el fluido hacia la bomba 201. Un acumulador hidráulico intermedio 222 es conectado al lado de trabajo 208 de la bomba 201 en paralelo con la bomba 219 y la válvula de entrada 220. Un acumulador hidráulico de entrada 223 es conectado al lado de trabajo 208 de la bomba 201 en paralelo con la válvula de retención 221. Una válvula de alivio de presión 224 y una válvula de alivio de presión 225 están conectadas entre el lado de alta presión del circuito hidráulico que está conectado al lado de trabajo 208 de la bomba 201, y el lado de baja presión de ese circuito hidráulico. La válvula de alivio de presión 224 y/o la válvula de alivio de presión 225 pueden ser controlables.

La válvula de retención 211 está conectada al acumulador hidráulico de drenaje/lado oculto 226 mediante una manguera 227, y también está conectado a una bomba eléctrica de relleno 228. Una válvula de retención 229 conecta la bomba 228 al depósito 217. La bomba 228 tiene la capacidad de bombear fluido hidráulico que se acumula en el lado oculto del circuito hidráulico que incluye el acumulador 226 de regreso dentro del depósito 217 el cual se encuentra en el lado de trabajo del circuito hidráulico que está conectado a la salida de la bomba 228.

La totalidad de los componentes del aparato 200 que están ubicados en el lado izquierdo de las lineas punteadas 230 están ubicados en alta mar en el cuerpo de agua, mientras que la totalidad de los componentes del aparato 200 que están ubicadas en el lado derecho de las lineas punteadas 230 están ubicados en tierra.

Aun cuando no se representa en la Figura 11, el aparato 200 también incluye un medio para energizar los diferentes componentes del aparato 200. Por ejemplo, si la turbina o rueda Pelton 217 acciona un generador de electricidad, ese generador puede suministrar potencia eléctrica a un dispositivo de carga. El dispositivo de carga junto con un módulo de carga de batería puede cargar una o más baterías del aparato 200 el cual suministra potencia eléctrica a los diferentes componentes energizados del aparato 200.

Una línea de carga de aire/gas 231 conecta cada uno de los acumuladores 212, 214, 222, 223, 226 a una o más fuentes de carga de aire/gas basadas en tierra (no se representan) .

Al igual que el aparato 160, el aparato 200 también puede incluir una instrumentación y sistema de control/controlador (no se representa) . El controlador puede ser alimentado con energía de las baterías del aparato 200.

Una pluralidad de sensores (no se representan) está conectada a una o más entradas del controlador del aparato 160. Los sensores pueden incluir sensores de varios tipos que incluyen sensores de presión, temperatura, y de flujo que detectan presiones, temperaturas, y caudales de flujo del fluido hidráulico dentro del aparato 200.

La válvula de salida 216, válvula de entrada 220, bomba de relleno 228, válvula de alivio de presión 224, y/o válvula de alivio de presión 225 pueden ser controladas por el controlador. El controlador puede controlar la operación de la válvula de salida 216, válvula de entrada 220, bomba de relleno 228, válvula de alivio de presión 224, y/o válvula de alivio de presión 225 en respuesta a la salida (s) del sensor (es) conectado a la entrada (s) del controlador. En otras palabras, el controlador puede controlar la operación de la válvula de salida 216, válvula de entrada 220, bomba de relleno 228, válvula de alivio de presión 224, y/o válvula de alivio de presión 225 en respuesta a las presiones, temperaturas, y caudales de flujo que son detectados por varios sensores.

El controlador puede controlar la válvula de salida 216, válvula de entrada 220, bomba de relleno 228, válvula de alivio de presión 224, y/o válvula de alivio de presión 225 de forma que el aparato 200 tiene la capacidad de extraer, convertir, o transferir una cantidad óptima o cercana a lo óptimo de energía a partir del movimiento de olas del cuerpo de agua en el cual reside el aparato 200.

Existe una línea/manguera/tubería única hacia el lado de trabajo 208 de la cámara de bomba 203, y el acumulador hidráulico de ajuste/lado de trabajo 212 está conectado a esa línea. El acumulador hidráulico de drenaje/lado oculto 226 y la bomba de relleno eléctrica 228 los cuales están ubicados en tierra transfieren el fluido que fuga del lado oculto 209 de la bomba 201 hacia la linea de entrada del circuito hidráulico principal que está conectado al lado del trabajo de la bomba 201. La válvula de alivio de presión 224 conecta las lineas de salida y entrada del circuito hidráulico principal en el extremo en alta mar del bucle cerca de la bomba 201. La válvula de alivio de presión 224 proporciona una seguridad contra fallas contra una sobre presurización dentro del circuito hidráulico principal. La válvula de alivio de presión 225, la cual puede no estar presente, y la cual, si está presente, está ubicada en tierra, proporciona una redundancia en caso de falla de la válvula de alivio de presión en alta mar 224.

La corriente/flujo de salida del fluido hidráulico acciona la turbina 217, y el fluido de presión disminuida/baja en la salida de la turbina 217 es regresado al tanque de depósito/acumulación 217 para que se vuelva a presurizar y retorne a la bomba 201. Las lineas 231 con las flechas en sus extremos se dirigen a tierra y son los puntos de control. La carga de gas en las lineas 231 de los diferentes acumuladores puede ser variada desde tierra de conformidad con un algoritmo de control.

La función de la válvula de control de salida 216 puede ser asumida por una válvula de entrada o válvula de aguja (como es llamada) para la turbina/rueda Pelton 217, en cuyo caso no existe la necesidad por componentes de válvula de salida separados 216 puesto que está contenida dentro del ensamble de turbina/rueda Pelton 217.

Con referencia a la Figura 12, un aparato hidráulico de bucle cerrado 250 para extraer energía del movimiento de olas/convertir energía mareomotriz es similar al aparato 200 excepto que el aparato 250 incluye un arreglo de ocho de las bombas hidráulicas axiales/convertidores de energía mareomotriz (CEM) 201, con cada una de las bombas 201 contando con un acumulador hidráulico de ajuste/lado de trabajo respectivo 212 y válvulas de retención 215, 221 conectadas al lado de trabajo 208 de la bomba 201. El aparato 250 modela un sistema de escala completa que comprende múltiples unidades convertidoras de energía mareomotriz "CETO™".

Cada una de las válvulas de retención 215 está conectada a un colector 251, y cada una de las válvulas de retención 221 está conectada a un colector 252. El colector 251 está conectado al acumulador hidráulico de salida 214, y el colector 252 está conectado al acumulador hidráulico de entrada 223.

El lado oculto de cada bomba 201 puede ser conectado a uno o más acumuladores hidráulicos de drenaje/lado oculto 226 mediante una o más mangueras 227 y válvulas de retención 211, y también a una bomba eléctrica de relleno 228 la cual puede ser conectada al depósito 217 del aparato 250 mediante la válvula de retención 229.

Una linea de carga de gas/aire respectiva 231 representada con asteriscos conecta cada uno de los acumuladores 212, 214, 222, 223, 226, del aparato 250 a una o más fuentes con base en tierra de carga de aire/gas (no se representa) .

Típicamente las bombas 201 del aparato 250 serán arregladas en un arreglo de forma que no hay más de tres líneas de profundidad.

Las bombas 201 pueden no ser bombas idénticas.

En un aparato/planta típica del tipo representado en la Figura 12, el aparato podría consistir de un arreglo múltiple de 8 bombas 201 conectadas juntas en alta mar con una acumulación en alta mar que suministra el flujo hacia la turbina/rueda Pelton 217 en tierra. La bomba externa 219 en tierra suministraría el flujo de regreso hacia la bomba para accionar los pistones de las bombas de alta mar 201 hacia abajo. Esto es mostrado esquemáticamente en la Figura 12, como un ejemplo. Alternativamente, el fluido hidráulico presurizado sobre la turbina/rueda Pelton 217 puede ser utilizado para suministrar el flujo de regreso a las bombas 201 para accionar los pistones de las bombas 201 hacia abajo.

Una estación de potencia operacional que utiliza los CEMs de bombas/punto puede ser configurada desde cualquier número de unidades; el número de unidades se determina mediante el requerimiento de producción de potencia total de la estación de potencia. Un CEM puntual será comprendido de forma que es cualquier CEM que se comporta como un absorbedor de energía de un solo punto.

Lo anterior describe varios sistemas para controlar y optimizar un dispositivo de energía mareomotriz. El dispositivo de energía mareomotriz comprende un convertidor de energía mareomotriz (CEM) que utiliza un CEM con arranque de potencia hidráulica, tal como un convertidor de energía mareomotriz CETO™ el cual es un tipo particular de CEM. El CEM es operado en un modo de bucle cerrado. El bucle cerrado comprende una línea de salida de dispositivo en una alta presión, y una línea de fluido de entrada (de retorno) en una presión substancialmente más baja. El fluido que circula en el bucle cerrado está substancialmente basado en agua. El fluido proporciona transferencia de energía hacia tierra. El fluido transporta energía mediante presión y flujo. Adicionalmente, existe un medio para extraer energía del fluido de trabajo en tierra mediante un dispositivo hidromecánico tal como una turbina o motor de intercambio de presión.

El sistema puede incluir elementos de control que están ubicados en tierra y/o alta mar. Los elementos de control pueden comprender válvulas que regulan la presión y el flujo en la línea de salida y las líneas de entrada en tierra. Adicionalmente, los elementos de control pueden incluir una válvula de alivio de presión de alta mar ubicada entre las lineas de entrada y salida. Los elementos de control también pueden incluir acumuladores hidráulicos ubicados en alta mar. Más aun, los elementos de control pueden incluir acumuladores hidráulicos ubicados en tierra, uno conectado a la línea de salida y el otro conectado a la línea de entrada. Adicionalmente, los elementos de control pueden incluir una válvula de alivio de presión ubicada en tierra entre las líneas de entrada y salida.

El sistema puede usar un algoritmo de control para controlar los elementos de control. Por ejemplo, si los elementos de control incluyen válvulas hidráulicas y cargas de presión de gas en los acumuladores, el algoritmo de control puede ser utilizado para controlarlos.

El algoritmo de control puede realizar una o más de las siguientes funciones, o puede tener una o más de las siguientes propiedades: a. Ajusta la rigidez mecánica por medio de una variación de volumen de acumulador (válvulas de apertura/cierre) del CEM CETOTM entre, y que incluye, los dos extremos del pistón limitado y el pistón libre. "Pistón limitado" se refiere a la situación en donde el pistón experimentará una cantidad mínima de movimiento debido a que el fluido hidráulico está restringido contra un movimiento dentro del circuito hidráulico a un punto permitido por el acumulador de ajuste; y "pistón libre" se refiere al caso en donde existe un flujo libre de fluido entre los circuitos de entrada y salida y el movimiento de pistón es libre de desplazarse bajo la influencia de su propio peso y la fuerza externa aplicada a éste . b. Ajusta la posición de referencia del pistón de la bomba en el caso de un convertidor de energía mareomotriz CETO™ para recibir variaciones lentas en la profundidad de agua como ocurriría por la marea. c. Ajusta los elementos de control del dispositivo CEM de conformidad con entradas en tiempo real de un aparato de medición de olas cercanas. Tal aparato puede registrar la altura de ola instantánea (H) , periodo de ola (T), y la extensión de ola (T) y cualquiera otro de los parámetros relevantes que defina el estado del mar y pueda proporcionar estos datos en tiempo real al algoritmo. d. Ajusfar la configuración en c) de manera que la potencia P es un máximo instantáneo. e. Ajusta las configuraciones en c) de manera de manera que la potencia P es un mínimo instantáneo. Tal condición puede ser deseable si se está llevando a cabo un mantenimiento o una inspección. f. Ajuste de las configuraciones en c) de manera que P excede un valor mínimo Pm con una probabilidad pm. g. aplica un patrón preestablecido F para delimitar los valores de los elementos de control lo cual maximiza la potencia total suministrada por un CEM en un intervalo de tiempo T . h. El intervalo de tiempo t puede ser variable en el curso de un intervalo de periodos te desde segundos hasta minutos hasta horas. Por ejemplo, la práctica en alta mar estándar es de 20 minutos para un estado de mar irregular continúo y de tres horas para un estado de mar extremo. i. Cada periodo te estará asociado con un patrón único FE el cual define un punto de operación establecido para, y un intervalo de control ejercido por, el algoritmo A. j . El algoritmo de control A puede comprender una serie de patrones F£ como en i) de manera que cada patrón colabora para proporcionar la salida de energía óptima Emax sobre cualquier período de tiempo entre el más corto y el más largo. Esto es, el algoritmo A siempre es ajustado para proporcionar la energía integrada máxima Emax en donde Emm= ¡P(A,Fe(T))dT k. El algoritmo particular A también puede ser delineado a partir de un conjunto de algoritmos A¿ en donde el conjunto Ai incluye elementos que son específicos para una o más de las siguientes condiciones: a. Una ubicación geográfica particular; b. Una profundidad y batimetría de agua particular; c. Una clasificación particular de actividad de olas por ejemplo, energética, en alta mar, media, cerca de tierra, o combinaciones de estos; d. Un tiempo particular del año, por ejemplo, invierno, verano; e. Una configuración particular del CEM; f. Una configuración física particular del CEM que incluye un mecanismo de alivio de energía como el que ha sido descrito en las solicitudes de patente y copendientes de convertidor de energía mareomotriz CETO™; g. Un estado físico particular del CEM que corresponde a la edad, estado, para operar el historial del CEM; h. Cualquier otra variación en la configuración del CEM; i. Estados de mar que dominan en el año. Por ejemplo, un sitio en Garden Island en alta mar de Australia Occidental tiene entre 6 y 8 estados marinos dominantes; y j. Una condición de seguridad/emergencia particular.

Lo anterior también describe un sistema que comprende un arreglo de CEMs conectados juntos en paralelo a un grupo común de tubería de entrada y salida que forman un sistema de bucle cerrado de acuerdo a lo descrito anteriormente.

En el sistema que comprende un arreglo de CEMs, la optimización del algoritmo A también es sensible a la extensión de olas. Los algoritmos Ai y los patrones Fe son materialmente diferentes de los del CEM solo. Obsérvese que para múltiples unidades la diferencia en el algoritmo en comparación con la unidad sola está dominada por la interacción hidráulica entre unidades.

También se describe un sistema de conformidad con la totalidad de los sistemas mencionados anteriormente en donde los algoritmos Ai son generados de conformidad con un acercamiento de filtro óptimo.

La respuesta de un convertidor de energía mareomotriz (CEM) de absorción de un solo punto tal como una unidad convertidora de energía mareomotriz sola CETO™ puede ser descrita matemáticamente con la ayuda de la función de potencia P(H, T, ?) , que indica que en principio la potencia instantánea está en función de la altura de ola instantánea, H, el periodo de ola instantáneo, T, y el ángulo instantáneo de la extensión de las olas. Un mar real puede tener múltiples direcciones de ola, olas de viento, y olas expandidas y posiblemente otros componentes también.

La función P representa la potencia instantánea.

La generación de la función de respuesta P se puede alcanzar en un número de formas: i. Al excitar el CEM único con un tren de pulsos de excitaciones de onda sinusoidal y ondas sinusoidal de un periodo conocido T y una amplitud H y midiendo la potencia instantánea resultante P. ii. Al simular las entradas hacia el CEM de un modelo de elemento finito y/o un modelo de simulación dinámica que escribe de manera precisa la salida de potencia como una función de estas variables.

El proceso anterior conduce a un mapa superficial tridimensional de potencia instantánea contra el periodo de ola instantáneo y la altura de ola instantánea, comúnmente referido como la "matriz de potencia". La matriz de potencia describe la respuesta mecánica del sistema el cual está sujeto al estado de mar y a los controles que pueden ser ejercidos, de acuerdo a lo descrito anteriormente. Para una perturbación de onda sinusoidal hipotética la integración de la función P con respecto al tiempo t produce la energía promedio suministrada en el tiempo t para un valor dado de la altura de ola y periodo de ola.

La altura y periodo de ola de las olas de agua reales tienen ambas, las variaciones temporales y las estocásticas espaciales (aleatorias) . Las funciones de distribución temporal y espacial son empleadas para caracterizar estas variaciones así como las correlaciones entre las mismas. Las distribuciones resultantes, y los modelos empíricos tales como el espectro de Pierson Moskowits, producen distribuciones espectrales de altura de ola en (altura de ola)2 por intervalo de unidad de frecuencia con unidades de m2/Hz. La precisión para la cuales estás funciones de distribución pueden describir y predecir el clima de olas típico en una ubicación dada y en un tiempo dado del año dependen de que tan extensivo esté disponible en ese sitio el registro de datos reales o modelados. Entre más extensa sea el registro de las observaciones o modelado en un sitio mayor son los niveles de confianza estadística en la potencia predicha de los modelos derivados de los datos.

El desempeño pronosticado estadísticamente en términos de potencia producida de un CEM en una ubicación dada y en un tiempo dado del año se obtiene a partir de la convolución de la respuesta de máquina (mediante la matriz de potencia y el modelo de olas; esto es, en la función de convolución. La energía producida pronosticada total en el transcurso de un tiempo t está dada por la integral de tiempo de la función de convolución .

Si la función de convolución es robusta, esto es, si puede ser utilizada para predecir las salidas de potencia con una alta confianza estadística, entonces esta función puede ser empleada para optimizar la respuesta del CEM (en este caso, el aparato hidráulico de bucle cerrado tal como el aparato 160, 200, 250) al aplicarlo como un filtro óptimo. Un filtro óptimo utiliza el conocimiento de las características de sistema así como las características espectrales de las perturbaciones que lo conducen, en este caso las olas, para maximizar una salida dada, en este caso la energía producida por el CEM.

El proceso de implementar un filtro óptimo conduce a los algoritmos de control Ai y sus valores de ajuste de control asociados e intervalos de control, denotados por F de acuerdo a lo descrito anteriormente. La metodología de filtro óptimo produce un algoritmo de control el cual altera los elementos de control del CE (los cuales son como lo descrito anteriormente) , de manera que la energía producida del dispositivo es maximizada en el transcurso de una escala de tiempo t .

La metodología para generar un filtro óptimo y los algoritmos derivados es como sigue para una sola ubicación de sitio de olas: i. Determinar la matriz de potencia P para el convertidor de energía mareomotriz utilizando el método delineado anteriormente. La matriz de potencia estará en función de las variables de estado del sistema así como en función del tiempo. Las variables de estado incluyen: La presión y flujo en la salida y bucles de retorno, y las presiones de carga de gas y volúmenes de los diferentes acumuladores en el sistema. ii. Determinar el modelo espectral más robusto para los estados de mar aplicables a la ubicación física del CEM.

Utilizar los métodos anteriores. Es más probablemente que cualquier ubicación pueda ser descrita por un número fijo de estados de mar dominantes. iii. Convolución de la densidad espectral de estado de mar con la matriz de potencia. Tener cuidado de que puedan existir correlaciones naturales entre las variables de altura de ola y periodo de ola. La función de transferencia resultante relaciona la producción de potencia de la unidad al estado variable del CE asi como a los parámetros del océano de accionamiento. La función puede ser integrada con respecto al tiempo para obtener una estimación de la producción pronosticada de energía promedio del CEM en el transcurso de ese intervalo de tiempo. Está estimación de energía está en función de las variables de estado del CEM con respecto a las cuales operan los algoritmos de control, así como son determinadas por los parámetros del modelo de océano utilizado para pronosticar el espectro de perturbaciones de océano. iv. Realizar una optimización de múltiples parámetros de la función de energía (variables de estado) aplicando las técnicas de cálculo de vector y encontrar los extremos local y global utilizando rutinas estándares tales como el método de Newton-Raphson . Las personas experimentadas en la técnica del análisis numérico y de optimización de multivariación estarán familiarizados con estas técnicas y las condiciones matemáticas bajo las cuales pueden ser aplicadas. v. Definir los puntos de operación y las regiones de operación estables dentro del espacio vectorial de la función de energía Emax. Esto genera los patrones F. vi. Aplicar la función de transferencia de sistema de control a las variables de estado para generar el algoritmo de control A. vii. Ejecutar una simulación del algoritmo de control para verificar la precisión y estabilidad del algoritmo A y el valor de ajuste F. viii. Repetir los pasos desde ii) en adelante con estados de mar diferentes según se requiera para poblar el espacio de algoritmos requeridos Ai. Repetir desde i) si este conjunto también incluye variaciones para el estado de la máquina.

Una característica importante de este proceso de desarrollo de algoritmo y aplicación posterior para el CEM es que puede ser realizado en forma heurística, esto es, tiene la capacidad de aprender sobre la vida operacional del CEM. Las estimaciones de modelo inicial de las estadísticas de olas en un sitio dado pueden encontrarse relativamente sin refinar y el nivel de confianza de su predicción se puede mejorar en el transcurso del tiempo conforme el CEM opera y es construida una gráfica estadística más detallada del clima de oleaje. El aprendizaje se alcanza al alimentar está información de regreso en el proceso de generación de algoritmo en (ii) . De manera similar existe una oportunidad para un proceso heurístico en la matriz de potencia conforme la información sobre el tiempo de vida del equipo es obtenida en el transcurso de la vida funcional y la retroalimenta en el proceso de generación de algoritmo en (i) . En ambos casos el desarrollo heurístico conduce a un conjunto más completo de algoritmos Ai y patrones F para optimizar la energía producida bajo todas las condiciones encontradas durante la vida operativa del convertidor de energía mareomotriz.

La discusión y metodología anterior aplica de igual manera a un parque de olas o a un arreglo de múltiples CEMs . La única diferencia aquí es que habría más variables de estado a ser controladas debido a que existe una mayor complejidad en la planta y a) Existirá una dependencia angular la cual es referida como "extensión" en la matriz de potencia; b) Existirán efectos de interacción entre las unidades individuales en el arreglo de CEM; y c) La distribución de los ángulos de arribo de los estados marinos ahora necesitará ser incluida en el modelaje de olas.

Con respecto a la optimización, es útil una discusión. Para optimizar el sistema: 1. Primero se determina la matriz de potencia. 2. Desarrollar y optimizar la función de transferencia de sistema utilizando la matriz de potencia y un modelo de olas. 3. Optimizar la función de transferencia para un sitio particular utilizando un modelo espectral busto para un sitio físico. Esto es en donde los algoritmos de control entran en juego.

La fórmula que surge con esto es: Espectro de Función de transferencia Espectro de ola potencia de sistema irregular Las olas que accionan la bomba del aparato son un acondicionador de entrada irregular lo cual significa que la bomba del aparato es accionada de manera irregular. El aparato por lo tanto necesita ser controlado con el propósito de maximizar su salida. Un filtro óptimo es utilizado para controlar el aparato. Los parámetros del sistema/aparato son establecidos de conformidad con la "fórmula" proporcionada por el filtro óptimo. El filtro óptimo normalmente será diferente o cambiará de conformidad con la ubicación del aparato, o la estación por ejemplo, verano, invierno, etc. El filtro óptimo puede ser obtenido al probar el aparato/sistema utilizando diferentes parámetros y/o al utilizar modelos. El control del aparado de conformidad con el filtro óptimo permite que la energía bajo una ?µG?3 del aparato sea maximizada.

Deberá ser apreciado por las personas experimentadas en la técnica que variaciones y modificaciones a la invención aquí descrita serán evidentes sin separarse del espíritu y alcance de la misma. Las variaciones y modificaciones de manera que serían evidentes para las personas experimentadas en la técnica están consideradas de forma que se encuentran dentro del amplio alcance y ámbito de la invención de acuerdo como se establece aquí.

Durante toda la especificación y reivindicaciones, a menos que el contexto lo requiera de otra manera, la palabra "comprende" o variaciones tales como "que comprende" o "comprendiendo", se deberán entender de manera que implica la inclusión de un entero o grupo de enteros establecidos pero no la exclusión de cualquier otro entero o grupo de enteros.

Durante toda la especificación y reivindicaciones, a menos que el contexto lo requiera de otra manera, el término "substancialmente" o "aproximadamente" se deberá entender que no está limitado al valor para el intervalo calificado por los términos.

Será entendido claramente que, si una publicación del arte previo es referida aquí, que la referencia no constituye una . admisión de que la publicación forma parte del conocimiento general común de la técnica en Australia o en cualquier otro país.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir energía mareomotriz, el aparato comprende: una bomba para bombear un fluido a través del aparato, la bomba incluye un cuerpo que define una cámara, y un pistón que divide a la cámara en un lado de trabajo y un lado oculto; un actuador flotante conectado al pistón; una entrada conectada al lado de trabajo de la cámara de manera que el fluido tenga la capacidad de fluir desde la entrada y dentro del lado de trabajo de la cámara; una salida conectada al lado de trabajo de la cámara de manera que el fluido tenga la capacidad de fluir desde el lado de trabajo de la cámara hacia la salida; y un controlador hidráulico operable para controlar la bomba al controlar la presión del fluido en la entrada y la salida para optimizar la salida de la bomba en respuesta a variaciones de la marea y/o al estado del mar, la presión del fluido en la entrada y la salida es controlada de conformidad con un algoritmo de control, en donde el algoritmo de control es delineado a partir de un conjunto de algoritmos los cuales son generados de conformidad con un acercamiento de filtro óptimo, y en donde un filtro óptimo y los algoritmos de control son generados por los pasos de: (i) determinar una matriz de potencia; (ii) determinar el modelo espectral más robusto para los estados de mar aplicables a una ubicación física del aparato; (iii) convolucionar una densidad espectral de estado de mar con la matriz de potencia para producir una función de transferencia resultante; (iv) realizar una optimización de múltiples parámetros de una función de energía obtenida al integrar la función de transferencia con respecto al tiempo; (v) definir los puntos de operación y establecer las regiones de operación dentro de un espacio vectorial de la función de energía para generar los patrones; (vi) aplicar una función de transferencia de sistema de control a las variables de estado del aparato para generar el algoritmo de control; (vii) ejecutar una simulación del algoritmo de control para verificar la precisión y estabilidad del algoritmo y un patrón de valor de ajuste; y (viii) repetir los pasos (i) y (vii) con diferentes estados de mar según se requiera para poblar el espacio de algoritmos de control requeridos.

2. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador hidráulico incluye: un acumulador hidráulico de entrada; una válvula de control hidráulico de entrada conectada a la entrada y al acumulador hidráulico de entrada; un acumulador hidráulico de salida; una válvula de control hidráulico de salida conectada a la salida y al acumulador hidráulico de salida; una válvula de secuencia conectada a la entrada y a la salida; un primer transductor de presión de salida conectado a la salida; un medidor de flujo conectado a la salida; un regulador proporcional conectado al medidor de flujo, y un segundo transductor de presión de salida conectado al regulador proporcional.

3. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador hidráulico incluye: un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara; un acumulador hidráulico de salida conectado a la salida; un acumulador hidráulico de entrada conectado a la entrada; una válvula de salida conectada a la salida; una válvula de entrada conectada a la entrada; una válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la válvula de entrada; un acumulador hidráulico intermedio conectado a la válvula de entrada; un sistema de control; y una pluralidad de sensores, en donde el sistema de control se puede operar para controlar la válvula de salida y la válvula de entrada en respuesta a las salidas de los sensores.

4. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador hidráulico incluye: un acumulador hidráulico de lado de trabajo conectado al lado de trabajo de la cámara; un acumulador hidráulico de salida conectado a la salida; un acumulador hidráulico de entrada conectado a la entrada; una válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la entrada; una válvula de salida conectada a la salida; una válvula de entrada conectada a la entrada; y un acumulador hidráulico intermedio conectado a la válvula de entrada.

5. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el controlador hidráulico también incluye otra válvula de alivio de presión conectada a la salida y a la entrada.

6. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque el controlador hidráulico también incluye: un sistema de control; y una pluralidad de sensores, en donde el sistema de control se puede operar para controlar la válvula de salida, válvula de entrada, y la válvula de alivio de presión en respuesta a las salidas de los sensores.

7. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los sensores incluyen sensores de presión, temperatura, y de flujo.

8. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque una carga de gas en las lineas del acumulador hidráulico de lado de trabajo, acumulador hidráulico de salida, acumulador hidráulico de entrada, y el acumulador hidráulico intermedio tienen la capacidad de ser variada de conformidad con el algoritmo de control.

9. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la válvula de salida es una válvula de aguja para una rueda Pelton.

10. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque el aparato además comprende: una pluralidad de bombas para bombear el fluido a través del aparato; una pluralidad de actuadores flotantes conectados a los pistones de las bombas; una pluralidad de entradas conectadas a los lados de trabajo de las cámaras de bomba; y una pluralidad de salidas conectadas a los lados de trabajo de las cámaras de bomba, y el controlador hidráulico incluye una pluralidad de acumuladores hidráulicos de lado de trabajo conectados a los lados de trabajo de las cámaras de bomba.

11. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque las bombas están arregladas en un arreglo que no es mayor que tres hileras profundas.

12. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado porque las bombas son bombas idénticas.

13. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el algoritmo de control es ajustado para proporcionar la energía integrada máxima.

14. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el paso (i) también es repetido como parte del paso (viii) si el conjunto o espacio de algoritmos de control incluye variaciones para el estado de la máquina/aparato.

15. El aparato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la generación de los algoritmos de control es heurística .

16. El apárato hidráulico de bucle cerrado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la optimización se alcanza mediante: (i) determinar la matriz de potencia; (ii) desarrollar y optimizar la función de transferencia de sistema de control utilizando la matriz de potencia y un modelo de olas; y (iii) optimizar la función de transferencia para el sitio físico particular utilizando un modelo espectral físico robusto para el sitio físico.

17. Un método para generar un filtro óptimo y un conjunto de algoritmos de control para un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir energía mareomotriz, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: (i) determinar una matriz de potencia; (ii) Determinar el modelo espectral más robusto para estados de mar aplicables a una ubicación física del aparato; (iii) convolucionar una densidad espectral de estado de mar con la matriz de potencia para producir una función de transferencia resultante; (iv) realizar una optimización de múltiples parámetros de una función de energía obtenida al integrar la función de transferencia con respecto al tiempo; (v) definir los puntos de operación y las regiones de operación estable dentro de un espacio vectorial de la función de energía para generar patrones; (vi) aplicar una función de transferencia de sistema de control a las variables de estado del aparato para generar el algoritmo de control; (vii) ejecutar una simulación del algoritmo de control para verificar la precisión y estabilidad del algoritmo y un patrón de valor de ajuste; y (viii) Repetir los pasos (i) a (vii) con diferentes estados de mar de acuerdo a lo necesitado para poblar el espacio de algoritmos de control requerido.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el paso (i) también es repetido como parte del paso (viii) si el conjunto o espacio de algoritmos de control incluye variaciones para el estado de la maquina/aparato.

19. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 18, caracterizado porque la generación de los algoritmos de control es heurística.

20. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la optimización se alcanza mediante: (i) determinar la matriz de potencia; (ii) desarrollar y optimizar la función de transferencia de sistema de control utilizando la matriz de potencia y un modelo de olas; y (iii) optimizar la función de transferencia para el sitio físico particular utilizando un modelo espectral físico robusto para el sitio físico.

21. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque el aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir la energía mareomotriz comprende el aparato hidráulico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.

22. Un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir energía mareomotriz, el aparato hidráulico es substancialmente de conformidad con lo descrito aquí anteriormente con referencia a cualquiera de las modalidades preferidas del aparato hidráulico representado en las Figuras.

23. Un método para generar un filtro óptimo y un conjunto de algoritmos de control para usarse en un aparato hidráulico de bucle cerrado para convertir energía mareomotriz, el método es sustancialmente ' de acuerdo a lo aquí descrito con referencia a cualquiera de las modalidades preferidas del aparato hidráulico representado en las Figuras.