MXGT06000004A - Rotor de palas de ajuste automatico para produccion de energia electrica. - Google Patents

Abstract

Se presenta rotor que de eje vertical, cuyas palas se abren y se cierran automaticamente y sin ningun mecanismo de ajuste. Al entrar en contacto con el flujo de la corriente de agua las palas de una de las mitades del rotor se cierran y se mantienen asi mediante unos frenos, presentando total resistencia al paso del agua y las palas de la otra mitad se abren, permitiendo el paso libre de la corriente de agua, teniendo la menor resistencia posible, asi, al unicamente enfrentarse al flujo un lado, la rotacion se lleva a cabo en esa direccion desplazando a las palas en sentido de las manecillas del reloj (visto desde arriba), hasta que las palas que estan abiertas llegan al punto donde se comienza a cerrar para ser ahora ellas las que se enfrentan a la corriente y las que se presentaban anteriormente la resistencia al flujo, se abren, permitiendo que el ciclo se continue indefinidamente en tanto haya una corriente de agua.

Description

ROTOR DE PALAS DE AJUSTE AUTOMÁTICO PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención es un sistema de generación de electricidad que utiliza como fuente la fuerza de las corrientes marinas o de cualquier cuerpo de agua o flujo de aire en movimiento suficiente como para que permita utilizar su fuerza motriz.

ANTECEDENTES La creciente demanda de energía eléctrica en todos los sectores ya sea agrícola, industrial o doméstico a nivel mundial, ha promovido el aumento en la utilización de energéticos fósiles para su producción, con la consecuente contaminación de nuestro ambiente. Es por eso que el hombre ha vuelto su mirada a las fuentes de energía alternativas, las cuales si bien prometen ser limpias, tienen como grandes limitantes, entre otras, las enormes inversiones de capital y una producción eléctrica todavía incipiente. Dentro de estas fuentes se encuentra la energía de las corrientes marinas, la cual, es la que menor grado de desarrollo posee, debido sobre todo a que el medio acuático es muy agresivo con los materiales actualmente utilizados, por lo que éstos deben de tener gran resistencia tanto física como química, siendo éstos los factores que más incrementan los costos, además de otros factores externos a los equipos, como son los políticos, sociales y económicos. Aún y cuando es una de las fuentes de energía alternativa más poco evolucionadas, la energía eléctrica a partir de las corrientes marinas promete ser de las más rentables en el futuro. En todo el mundo se investiga esta forma de energía y a la fecha existen más de mil patentes a nivel mundial sobre el tema. Algunas muy imaginativas, otras poco afortunadas, pero todas tienen como característica en común, los altos costos para su desarrollo a nivel comercial.

Actualmente se encuentra patentado un rotor que opera en forma parecida, pero cuyas características altamente imprácticas y rústicas le impedirían utilizarse en la práctica y menos a nivel comercial, dicho invento tiene el número de patente DE10061450 y cuya fecha de publicación fue el 2002-07-25, por lo que considero a mi invención no solamente diferente sino con una muy amplia cantidad de características que la hacen única. Existe otro rotor presentado en la Tercera Conferencia Europea sobre Energía realizado el 30 de septiembre al 2 de octubre de 1998, "Proposal for a large, vertical-axis nidal-stream generator with ring-cam hidraulics" de S H Salter, que presenta también algunas caracteristicas afines, pero cuyo funcionamiento es totalmente disímil.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 es la vista en planta de una de las coronas. Figura 2 muestra, en la vista en planta, a una de las coronas y la disposición de las palas. Figura 3 es la vista de planta de una de las palas. Figura 4 muestra la vista frontal del rotor. Figura 5 es la representación isométrica del sistema. .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El sistema en cuestión comprende varios componentes, los cuales son: El rotor, el mecanismo de flotación y los componentes de generación de electricidad. El rotor tiene como función el poder modificar el flujo lineal de las corrientes marinas en movimiento rotacional que sea trasmitida a un generador y así poder producir electricidad. Los detalles de las características de este novedoso sistema se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que la acompañan. La figura 1 es la vista en planta de una de las coronas que ejemplifica tanto el número de brazos (1), como la forma (cada brazo es un segmento -cuerda- de una circunferencia de igual diámetro que la del anillo extemo del rotor) y disposición de cada uno de estos así como su inserción al anillo externo (3). La figura 2 muestra, en la vista en planta, a una de las coronas y la disposición de las palas (2), en cada uno de los brazos (1), en los diferentes momentos del ciclo giratorio del rotor y los frenos que permiten a las palas mantenerse cerradas para presentar resistencia al empuje del agua (7). También se encuentra esquematizado el dispositivo de flotabilidad que es utilizado (5), (dicho dispositivo será capaz de hacer que todo sistema pueda sumergirse o emergerse a voluntad con fines de mantenimiento o de seguridad para el sistema) y los alerones (9) que se abren para cambiar el sentido del flujo de la corriente y por ende mayor resistencia a esta. La figura 3 es la vista de planta de una de las palas (2) su forma y la disposición de los pernos sobre los cuales gira (8). El material utilizado en la pala podrá ser plástico, metálico o cerámico dependiendo de las necesidades particulares del momento. La figura 4 muestra la vista frontal del sistema pudiéndose observar, la torre del generador (4), el sistema de flotación, tanto el superior como el inferior (5), los cables de acero (11) que estructuran al rotor, el eje central inmóvil (6) y los cables de amarre (10) para el anclaje del sistema al lugar designado para éste.

La figura 5 es la representación isométrica del rotor con todas las características antes mencionadas y esquematizando la disposición de la torre del generador (4), el dispositivo de flotabilidad (5) y el anillo externo del rotor (3). Con referencia a dichas figuras el rotor que es de eje vertical esta formado por dos coronas de metal, una superior y una inferior que presentan cinco brazos (1) cada una y que rematan en un anillo externo (3) también de metal. Cada brazo sujeta a unas palas (2), las cuales son de forma rectangular con biseles en cada lado y unas costillas en forma de arco, cada una de las palas presenta, en ambos extremos y en uno de sus lados, pernos (8) que entran en los brazos y que le permiten un libre movimiento a la pala. La eficiencia en el trabajo del rotor consiste en que sus palas se abren y se cierran automáticamente y sin ningún mecanismo de ajuste, al entrar en contacto con el flujo de la corriente de agua, las palas de una de las mitades del rotor se cierran y se mantienen en esa posición mediante unos frenos y las palas de la otra mitad se abren, como se aprecia en la vista de planta de la figura 2, en la parte inferior del dibujo se denota como las palas se cierran para enfrentarse al flujo de corriente, mientras que en la parte superior del dibujo, las palas se abren a la corriente, dejando pasar el flujo líquido y de esta forma presentar la menor resistencia a ésta, así, al únicamente enfrentarse al flujo un lado, la rotación se lleva a cabo en esa dirección desplazando a las palas en sentido de las manecillas del reloj (visto desde arriba), hasta que las palas que están abiertas llegan al punto donde se comienzan a cerrar para ser ahora ellas las que se enfrentan a la corriente y las que presentaban anteriormente la resistencia al flujo, se abren, permitiendo que el ciclo se continúe indefinidamente en tanto haya una corriente de agua. La rotación producida por el rotor es utilizada mediante su eje central (6) que se encuentra inmóvil para mover a un multiplicador de velocidad que esta conectado a su vez al generador (4), que producirá la electricidad (el generador podrá ser síncrono o asincrono, y la capacidad de generación dependerá de las caractepsticas de los generadores que se encuentren en el mercado y en última instancia del diámetro y por ende del torque que se pudiera generar por el rotor). Dicho de otra forma, todo el rotor junto con la torre del generador son las que rotan, mientras que el eje (6) es el que está anclado al fondo marino e inmóvil. El mecanismo de flotación del sistema constara de uno o varios tubos que podrán ser de material plástico o metálico y que estarán localizados en la parte superior e inferior del rotor, arriba del anillo externo además de otro anillo en la parte media de los brazos haciendo dos anillos concéntricos uno pequeño en medio del rotor y otro mayor en la parte externa (5). Dicho mecanismo de flotación tendrá la posibilidad de hacer que el sistema pueda sumergirse en caso de huracanes para seguridad del sistema o podrá hacer que todo el sistema emerja en caso de que se vaya a realizar el mantenimiento periódico del sistema, además éste se encuentra anclado al suelo marino mediante un grupo de cables que le proporcionan estabilidad y amarre. Para estructurar al rotor se utilizan barras que fijan a las dos coronas del rotor, dándole la distancia adecuada para que las palas se puedan posicionar, además de servir de apoyo, que permiten a cada una de las palas poder frenarse, apoyándose en ellas durante el ciclo de cerrado automático, además existen cables de acero que están dispuestos en forma de X como se muestra en la figura 4 (11) y que permiten estructurar y estabilizar a toda la estructura con mucha mayor eficiencia adicionando muy poco peso al rotor. La forma de los brazos así como las uniones de estos con el anillo externo tienen como una de sus funciones la de estructurar al rotor (Figura 1 No. 1 y 3), aunque en el caso de los brazos, su forma también obedece a una mayor eficiencia hidrodinámica, pudiendo cambiar el ángulo de éstos dependiendo de las intensidades de las corrientes a los que estarán sujetos. Aún y cuando en la presente descripción se ejemplifica al rotor con un solo piso o nivel de palas, en la práctica se utilizarán más niveles de iguales dimensiones y características al que se describe y situados debajo de éste, pudiendo según la profundidad aumentarlos para aprovechar todo el flujo de la corriente.

Las dimensiones del rotor, así como el número de palas se ajustarán a las necesidades de producción de energía eléctrica que se requieran, pudiendo llegar a tener diámetros de hasta 60 metros o más. Dicho rotor presenta una mayor eficiencia en la conversión de la energía cinética lineal de la corriente marina en energía rotacional, por lo que la cantidad de energía que potencialmente se puede producir es mayor a la de otros prototipos propuestos y que se encuentran en fase de investigación y desarrollo en todo el mundo, teniendo todos ellos formas, conceptos e ¡deas totalmente diferentes a la conceptualización del rotor que se pretende proteger en la presente solicitud. El casi nulo mantenimiento, el costo de las partes del rotor así como la disposición de estos dentro del rotor le permiten tener un costo de producción y mantenimiento mucho menor y por ende un tiempo de amortización de la inversión mucho más corto. Su gran movilidad y bajo costo de instalación lo hacen altamente versátil para poderse instalar en casi cualquier parte de las costas, ya sea cerca de la costa o a kilómetros de ésta. Además al estar sobre la superficie del mar, el mantenimiento tanto del rotor como del generador y sus partes son muy económicas.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES Realizada la descripción de mi invención en forma suficiente, considero a ésta como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas: 1.- Sistema para capturar la energía cinética del agua, que comprende un rotor con unas palas de ajuste automático que se cierran o se abren según el lugar donde se encuentren dentro del rotor y que permiten de esta forma oponer la máxima resistencia al flujo de la corriente marina en un lado y del lado opuesto se abren permitiendo de esta forma el flujo libre de la corriente marina. Este diferencial hace que el rotor gire, este sistema también posee un sistema de flotación y un generador de electricidad con todos los componentes para la generación de la misma.
2. 2.- Sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1 , se debe a la eficiencia en el trabajo del rotor, que es de eje vertical, y que consiste en que sus palas se abren y se cierran automáticamente y sin ningún mecanismo de ajuste. Ai entrar en contacto con el flujo de la corriente de agua las palas de una de las mitades del rotor se cierran y se mantienen así mediante uno frenos, presentando total resistencia al paso del agua y las palas de la otra mitad se abren, permitiendo el paso libre de la corriente de agua, teniendo la menor resistencia posible, así, al únicamente enfrentarse al flujo un solo lado, la rotación se lleva a cabo en esa dirección desplazando a las palas en sentido de las manecillas del reloj (visto desde arriba), hasta que las palas que están abiertas llegan al punto donde se comienzan a cerrar para ser ahora ellas las que se enfrentan a la corriente y las que presentaban anteriormente la resistencia al flujo, se abren, permitiendo que el ciclo se continúe indefinidamente en tanto haya una corriente de agua.
3. 3.- Sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1 , cuyo rotor esta conformado por los brazos, el anillo exterior (estos dos forman a la corona), las palas (que son las que se abren o se cierran oponiendo resistencia al flujo del agua), las barras (que unen a ambas coronas), los cables de acero (para unir, estructurar y estabilizar a las coronas) y por los alerones (en los extremos de los brazos).
4. 4.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por los brazos, que serán de cualquier material que exista en el mercado que se adecué a las necesidades del rotor, pudiendo ser metálicos, plásticos, cerámicos, de fibra de vidrio o mixtos, y que pueden variar de número entre 4 y 6 brazos, dependiendo de las características del área donde se emplazaran.
5. 5.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por un anillo externo en donde se insertan los brazos que será de cualquier material que exista en el mercado que se adecué a las necesidades del rotor, pudiendo ser metálicos, plásticos, cerámicos, de fibra de vidrio o mixtos. El anillo externo con el que se unen los brazos permite aumentar en forma muy importante la resistencia del rotor a los embates del medio acuático.
6. 6.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por las palas que pueden ser metálicas, plásticas, cerámicas, de fibra de vidrio o mixtas y que podrán variar en número y dimensiones según el tamaño del rotor. Las palas por tener forma plana, disminuyen su resistencia al flujo de agua, cuando están abiertas y presentan una alta resistencia a éste cuando se encuentran cerradas.
7. 7.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por las barras que unen a las coronas y que dan estructura y estabilidad al unir las dos coronas en muchos puntos. Las barras que van de una corona a otra dan estructura al rotor además de que cumplen con la función de servir de punto de frenado para que las palas se queden cerradas y presentar resistencia al flujo de la corriente de agua.
8. 8.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por los cables de acero que van de una a otra barra de metal que une las coronas y que permiten con poco peso estructurar al rotor en forma muy eficiente.
9. 9.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuyo rotor esta conformado, como se reivindica en 3, por los alerones de las puntas de cada uno de los brazos, por el ángulo con que se abre, modifica (>30°) en forma brusca al flujo de agua que viene corriendo a través de las palas del centro a la periferia, ocasionando de esta manera un impulso extra al movimiento del brazo y por ende del rotor.
10. 10.- Sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1, cuyo mecanismo de flotación, está conformado por una serie de tubos los cuales pueden variar sus diámetros así como los materiales que podrán ser plásticos o metálicos o de cualquier material que exista en el mercado y que se adecué a las necesidades del rotor. Dicho mecanismo poseerá un dispositivo para inundar a los tubos con agua o expeler el agua y de esa forma poder hacer que el sistema flote o se hunda.
11. 11.- Sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1 , cuyo generador de electricidad se encuentra en la torre del generador, donde se encuentran además los demás aparatos y dispositivos para la generación de electricidad como son el multiplicador, sensores, dispositivos de medición y de seguridad, etc.
12. 12.- Sistema para capturar la energía cinética del agua cuya torre del generador de electricidad como se reivindica en 11 , es una cámara hermética, para evitar la entrada del agua y que en caso de un siniestro, en el cual se hundiera el rotor, activaría un mecanismo, el cual la liberaría del sistema, quedando flotando a la deriva para posteriormente ser localizada y rescatada mediante un localizador GPS.
13. 13.- Todo el sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1 , gira, únicamente su eje central, que es el que ancla a todo el sistema al fondo marino se encuentra inmóvil y es a través de éste que pasa el cable conectado a la subestación eléctrica.
14. 14.- Todo el sistema para capturar la energía cinética del agua como se reivindica en 1 , al tener un mecanismo de flotación, presenta mucho mayor seguridad tanto en su instalación, en su vida media, así como en la versatilidad de su ubicación pudiéndose situar en casi cualquier lugar en los océanos.