MX2012009196A - Configuracion de sistema hidroneumatico para la generacion de electricidad por medio de olas de mar. - Google Patents

Abstract

El sistema que se describe, aprovecha por un lado, la energía que es generada por el empuje ascendente ejercido por las olas de cuerpos de agua sobre una ó más boyas, y por otro lado, la energía que es generada por el impacto que las propias boyas ejercen en su caída en cantiléver sobre uno ó más pistones que han sido dispuestos al efecto de tal manera que se permita que cuando se expando y/o comprimo el pistón, se ejerza el empuje de dicha compresión sobre el fluido hidráulico del sistema, el cual es dirigido hacia los sistemas hidroneumáticos del sistema de generación de energía, convirtiendo así la fuerza generada por el ascenso y descenso de la boya, en presión hidráulica y/o neumática, la cual, por medio de mangueras, válvulas, acumuladores, actuadores y conexiones, aprovecha la presión generada en los pistones por la subida y caída de la boya, para mover el generador de electricidad; la presión hidroneumática generada por la energía mecánica producida por el cuerpo de agua, es adicionalmente incrementada por medio de boosters para logar así mantener los niveles de presión requeridos por el sistema que a su vez mueve el generador de electricidad; aprovechando a presión constante del flujo hidráulico y/o neumático, los motores o actuadores que mueven a los generadores de electricidad, por medio de transmisiones automáticas mecánicas, de engranes y/o por medio de poleas, se acoplarán a los generadores de imanes permanentes y/o sincrónicos, con la finalidad de aumentar el torque del motor, lo que en consecuencia, hace que los motores requeridos por el generador de electricidad, funcionen eficientemente en rangos de 100 y hasta 6,000 revoluciones por minuto y con menores torques requeridos, logrando así un proceso que convierte la energía ejercida por las olas sobre las boyas, en energía eléctrica.

Description

CONFIGURACIÓN DE SISTEMA HIDRONEUMÁTICO PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD POR MEDIO DE OLAS DE MAR.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la configuración de un sistema hidroneumático para la generación de electricidad por el impacto de las olas y las corrientes de cuerpos de agua, en donde una boya que cuando es levantada por el cuerpo de agua y cuando por cantiléver vuelve a caer a su posición original, en ambos movimientos, presiona a uno ó más pistones dispuestos para transmitir la energía generada sobre dichos pistones que son configurados de aceite y/o aire, y que por medio de mangueras, válvulas, acumuladores, actuadores y conexiones, aprovecha la presión generada en los pistones por la subida y caída de la boya, para mover el generador de electricidad, logrando así un proceso que convierte la energía ejercida por las olas sobre las boyas, en energía utilizable.

La nueva generación de sistemas hidroneumáticos, utilizan generadores que requieren de bajas revoluciones para operar, lo cual deriva en una asociación mecánico - eléctrico que es ideal para cosechar la energía mecánica generada por los impactos que son resultado del ascenso y posterior caída en cantiléver de las boyas, ejerciendo con ambos movimientos, presión hidráulica sobre el aceite y/o el fluido alojado en los pistones, maximizando así la energía mecánica producida por las olas del mar, o cualesquier otro cuerpo de agua que tenga la fuerza requerida para mover las boyas, lo cual genera presiones hidráulicas y/o neumáticas; dichas presiones hidráulicas y/o neumáticas, son adicionalmente incrementadas por medio de un sistema que aumenta de manera eficiente la presión, conocidos como boosters (intensificadores de presión) de presión, logrando así mantener los niveles de presión requeridos por el sistema, que a su vez, producen el movimiento de los motores o actuadores que mueven los generadores de electricidad; los niveles de presión requeridos, serán monitoreados por un sistema electrónico de control de monitoreo de presiones que será instalado en conjunto con los acumuladores de presión, cuya función principal, será cortar el suministro de presión hidráulica y/o neumática, bien sea por exceso o falta de, re-estableciendo dicho suministro de presión hidráulica y/o neumática de manera automática o manual, cuando la presión vuelva a llegar al nivel requerido por el sistema.

Mediante una presión constante del flujo hidráulico y/o neumático, los motores o actuadores que mueven a los generadores de electricidad, por medio de transmisiones automáticas mecánicas, de engranes y/o por medio de poleas, se acoplarán a los generadores de imanes permanentes y/o sincrónicos, con la finalidad de aumentar el torque del motor, lo que en consecuencia, hace que los motores requeridos por el generador de electricidad, funcionen eficientemente en rangos de 100 y hasta 6,000 revoluciones por minuto y con menores torques requeridos.

Aprovechando los eficientes sistemas desarrollados para el almacenamiento de la electricidad producida, la energía almacenada puede ser utilizada indistintamente, para satisfacer las necesidades de energía locales, o bien, para enviarse a la red.

La presente invención aprovecha la energía generada por los movimientos de cuerpos de agua en dos momentos, por un lado, al ejercer presión por el empuje ascendente sobre las boyas, y por otro lado, por el empuje descendente generado por el propio peso de las boyas en su caída en cantiléver, ejerciendo presión en ambos sentidos sobre él, ó los pistones dispuestos al efecto y que han sido fijados en columnas ancladas en el fondo del mar o en cualesquiera otro elemento estático que permita que se comprima y ejerza el empuje de dicha compresión sobre el fluido hidráulico, el cual es dirigido hacia los sistemas hidroneumáticos, convirtiendo así la fuerza del ascenso y consecuente descenso por la caída en cantiléver de las boyas, en electricidad.

La invención divulgada en el presente documento, puede adicionalmente ser dotada con: i) sistemas piezoeléctricos, tal y como fue revelado por el suscrito en la solicitud de Patente número MX/a/201 1 /001074, de fecha 28 de enero de 201 1 ; ii) sistemas de generación por medios magnéticos y/o electromagnéticos, tal como fue revelado por el suscrito en la solicitud de Patente número MX/a/201 1 /004900 de fecha 9 de mayo del 201 1 ; iii) sistemas de generación adicional por medio de energía solar, tal y como fue revelado por el suscrito en la solicitud de Patente número Mx/a/201 1 /010487 de fecha 4 de octubre del 201 1 ; iv) generación adicional por medio de energía del viento (eólica), tal como fue revelado por el suscrito en la solicitud de Patente número MX/a/201 1 /010590 de fecha 7 de octubre del 201 1 ; v) conversión de las olas en energía por medios de presión, tal y como fue revelado por el suscrito en la solicitud de patente número MX/a/2012/005277; o bien, vi) puede instalarse en conjunto con los cuartos de máquinas arriba, abajo, o en cualesquier lado de la estructura, tal como fue revelado por el suscrito en la solicitud de patente número MX/a/2012/005398 de fecha 9 de mayo de 2012. Desde luego, todas las invenciones mencionadas, pueden ser complementadas con sistemas hidráulicos, neumáticos y/o hidroneumáticos, tal y como se revela en la presente invención. Éstos temas y otros, se abordarán en la invención que se describe en el presente documento.

DESCRIPCIÓN La presente invención describe la configuración de un sistema hidroneumático para la generación de electricidad por el impacto de las olas y las corrientes de un cuerpo de agua sobre boyas u otros elementos de flotación adecuados al efecto.

El sistema que se describe, por un lado, aprovecha la energía que es generada por el empuje ascendente ejercido por las olas de cuerpos de agua sobre una ó más boyas u otros medios de flotación dispuestos al efecto, y por otro lado, aprovecha también la energía que es generada por el impacto que las propias boyas ejercen en su caída en cantiléver sobre uno ó más pistones que han sido dispuestos al efecto y que han sido fijados en columnas ancladas en el fondo del mar o en cualesquiera otro elemento estático que permita que cuando se expanda y/o comprima el pistón, se ejerza el empuje de dicha compresión sobre el fluido hidráulico, el cual es dirigido hacia los sistemas hidroneumáticos del sistema de generación de energía, convirtiendo así la fuerza generada por el ascenso y descenso de la boya, en presión hidráulica y/o neumática, la cual, por medio de mangueras, válvulas, acumuladores, actuadores y conexiones, aprovecha la presión generada en los pistones por la subida y caída de la boya, para mover el generador de electricidad, logrando así un proceso que convierte la energía ejercida por las olas sobre las boyas, en energía eléctrica.

Los actuales sistemas hidroneumáticos para la generación de energía, utilizan motores que requieren bajas revoluciones para operar, lo cual deriva en una asociación mecánico - eléctrico ideal para cosechar la energía mecánica generada por los impactos que son resultado del ascenso y posterior caída en cantiléver de las boyas, ejerciendo con ambos movimientos, presión hidráulica sobre el aceite y/o fluidos en los pistones, maximizando así la energía mecánica producida por las olas del mar, o cualesquier otro cuerpo de agua que tenga la fuerza requerida para mover las boyas, lo cual genera presiones hidráulicas y/o neumáticas requeridas por el sistema; dichas presiones hidráulicas y/o neumáticas, son adicionalmente incrementadas por medio de intensificadores (boosters) de presión, logrando así mantener los niveles de presión requeridos por los acumuladores de presión, que a su vez producen el movimiento de los motores o actuadores que mueven los generadores de electricidad; los niveles de presión requeridos, serán monitoreados por un sistema electrónico de control de monitoreo de presiones, que será instalado en conjunto con los acumuladores de presión, cuya función principal será cortar el suministro de presión hidráulica y/o neumática, bien sea por exceso o falta de, re-estableciendo dicho suministro de presión hidráulica y/o neumática, de manera automática o manual, cuando la presión vuelva a llegar al nivel requerido por el sistema.

Manteniendo una presión constante del flujo hidráulico y/o neumático en el sistema y al ser proveídos los motores o actuadores que mueven a los generadores de electricidad, con transmisiones automáticas mecánicas, de engranes y/o por medio de poleas y al acoplárseles a los generadores, imanes permanentes y/o sincrónicos, con la finalidad de aumentar el torque del motor, al obtenerse dicho aumento del torque del motor, se logra que el rango de las revoluciones por minuto requerido por los motores que mueven los generadores, se reduzca a un mínimo, pudiendo funcionar eficientemente en un rango de 100 y hasta 6000 revoluciones por minuto.

La electricidad producida por el sistema que se describe en términos de la presente invención, puede indistintamente ser utilizada para satisfacer necesidades de energía locales, o bien, puede ser enviada a la red.

Otros objetos, ventajas y características de la invención como se describe en la presente, llegarán a ser evidentes para los expertos en la materia, la cual, a continuación, será descrita con las siguientes figuras: DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se describirán las configuraciones preferidas de la presente invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente la vista en planta, lateral y superior, de la estructura en donde se coloca una boya de acuerdo con la configuración preferida de la invención.

La figura 2 ¡lustra de manera esquemática la configuración del sistema hidroneumático para la generación de electricidad por medio de olas de mar de la invención.

La Figura 1 ¡lustra esquemáticamente la vista en planta superior y lateral de una estructura unipolar (6), mostrándose la boya y/o sistema flotante (5), en donde, en la parte superior de la estructura, se ha colocado la sala de máquinas, equipos y/o controles (2) en la parte superior de la estructura.

El sistema flotante o boya (5) contiene él ó los pistones (4) en la parte superior de la boya y el sistema de ductos (3) que conducen el fluido hidráulico de ida con la presión y de regreso con la succión provocada por el impacto de las olas del mar y por la caída de las boyas y/o sistemas flotantes en cantilever. Se ¡lustra el ducto (1 ) que da salida a los cables eléctricos hacia el lugar en donde se conectarán los cables eléctricos para transmitir la energía a la red ó a los puntos de consumo de la energía generada. Así mismo, se muestra un sistema deslizante ( 10) que, por medio de sistemas de flotación y/o mecánicos, hace que la boya y/o los sistemas flotantes, suban y bajen, de acuerdo al nivel del agua (7) adquirido por las variantes provocadas por la marea, el incremento de volumen de agua, ó, crecientes de ríos. Finalmente, se muestran los brazos de soporte (9) de las boyas y/o sistemas flotantes que unen a dichos sistemas flotantes y/o boyas, con el sistema deslizante, el cual, a su vez, se muestra instalado en el poste unipolar ó sistema de soporte (6) que se instala piloteado ó cimentado al fondo del mar (8), a una rompeolas, estructura de concreto, rocas ó cualesquiera otra superficie idónea.

En la Figura 2, se ¡lustra de manera esquemática la configuración del sistema hidroneumático de la invención, en donde una vez cosechada la energía mecánica generada por los impactos que son resultado del ascenso y posterior caída en cantiléver de las boyas, la presión hidroneumática ( 1 1 ) ejercida sobre el aceite y/o aire alojado en los pistones, es enviada hacia los intensificadores de presión ( 12) en donde se aumenta la presión hidroneumática (1 1 ). De ahí, la presión hidroneumática (1 1 ) aumentada, es enviada hacia los acumuladores de presión que producirán el movimiento de los motores que mueven los generadores de electricidad.

El nivel de presión es monitoreado en el amplificador de presión por un sistema electrónico de control de presiones (13), cuya función principal es cortar el suministro de presión la hidráulica y/o neumática ( 1 1 ), bien sea por exceso o falta de, re-estableciendo dicho suministro de presión hidráulica y/o neumática (1 1 ), de manera automática o manual, cuando la presión vuelva a llegar al nivel requerido por el propio sistema.

La presión hidráulica y/o neumática (1 1 ), que se encuentra ya al nivel óptimo requerido por el sistema, es entonces dirigida hacia el motor (14), el cual ha sido acoplado a transmisiones automáticas mecánicas, de engranes y/o por medio de poleas, y al que se le han acoplado los generadores de imanes permanentes y/o sincrónicos, con la finalidad de aumentar el torque del motor, provocando así que la presión hidráulica o neumática ( 1 1 ) que mueve el motor (14) del generador de electricidad ( 15), funcione eficientemente en rangos de 100 y hasta ?,??? revoluciones por minuto.

La energía eléctrica generada por el sistema de la invención, es entonces enviada a la red y/o a un Banco de baterías (16), para posteriormente, satisfacer las necesidades locales, o bien, para enviarse a la red.

Debido a que varias modificaciones pueden ser hechas en mi invención como ha quedado descrita, y muchas aparentemente amplias materializaciones de la misma pueden ser hechas dentro del espíritu y ámbito de las reivindicaciones sin apartarse de tal espíritu y ámbito, se pretende que toda la materia contenida en las especificaciones que se acompañan deban de ser interpretadas solamente como ilustraciones y no en sentido limitado.

Claims (4)

Habiendo descrito la invención como antecede, considero como nuevo y reclamo como propio el contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un sistema hidroneumático para la generación de electricidad por el impacto de las olas y corrientes de un cuerpo de agua en donde una boya que cuando es levantada por el cuerpo de agua y cuando por cantilever vuelve a caer a su posición original, en ambos movimientos, presiona a uno ó más pistones dispuestos para transmitir la energía generada sobre dichos pistones que son configurados de aceite y/o aire, y que por medio de mangueras, válvulas, acumuladores, actuadores y conexiones, aprovecha la presión generada en los pistones por la subida y caída de la boya, para mover un generador de electricidad, logrando así un proceso que convierte la energía ejercida por las olas sobre las boyas, en energía utilizable.

2. Un sistema como se reivindica en la reivindicación 1 , en donde la presión hidráulica y/o neumática generada, es adicionalmente incrementada por medio de intensificadores de presión (boosters), logrando así mantener los niveles de presión requeridos por el sistema, que a su vez, producen el movimiento de los motores o actuadores que mueven los generadores de electricidad.

3. Un sistema como se reivindica en las reivindicaciones 1 y 2, en donde el nivel de presión requerido, es monitoreado por un sistema electrónico de control de monitoreo de presiones que será instalado en conjunto con los acumuladores de presión, cuya función principal, será cortar el suministro de presión hidráulica y/o neumática, bien sea por exceso o falta de, re-estableciendo dicho suministro de presión hidráulica y/o neumática de manera automática o manual, cuando la presión vuelva a llegar al nivel requerido por el sistema.

4. Un sistema como se reivindica en las reivindicaciones 1 , 2 y 3, en donde, mediante una presión constante del flujo hidráulico y/o neumático, los motores o actuadores que mueven a los generadores de electricidad, por medio de transmisiones automáticas mecánicas, de engranes y/o por medio de poleas, se acoplarán a los generadores de imanes permanentes y/o sincrónicos, con la finalidad de aumentar el torque del motor, lo que en consecuencia, hace que los motores requeridos por el generador de electricidad, funcionen eficientemente en rangos de 100 y hasta 6,000 revoluciones por minuto y con menores torques requeridos.