PT104908B - Hidrogerador e sua utilização - Google Patents

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Abstract

O PRESENTE PEDIDO DIVULGA UM HIDROGERADOR QUE COMPREENDE UMA TURBINA DE PÁS (11) CÔNCAVAS ROTATIVAS, PODENDO SER INSTALADO À SAÍDA DAS BARRAGENS, CANAIS, CORRENTES DOS RIOS, ENTRE OUTROS, EFECTUANDO O APROVEITAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA. O HIDROGERADOR APRESENTA PELO MENOS SEIS PÁS CÔNCAVAS, SENDO ESTE FORMATO INDICADO PARA CAPTAÇÃO OTIMIZADA DA FORÇA DA CORRENTE ENERGÉTICA DA MASSA LÍQUIDA DA ÁGUA DE MODO QUE O SEU MOVIMENTO NÃO CAUSE QUALQUER IMPACTO E IMPEDIMENTO DE ROTAÇÃO DA TURBINA. AS REFERIDAS PÁS ESTÃO MONTADAS EM CIMA DE UM EIXO DE ROTAÇÃO, TENDO ESTE NAS SUAS EXTREMIDADES UM PINHÃO DE EMISSÃO (12), QUE VAI LIGAR A UM PINHÃO RECETOR (13) QUE ESTÁ DENTRO DE UMA CAIXA DE VARIAÇÃO DE VELOCIDADE, PODENDO SER COLOCADAS VÁRIAS TURBINAS DE PÁS CONCAVAS EM FUNÇÃO DA FORÇA MOTRIZ DE CADA CORRENTE HÍDRICA, E ESTAREM LIGADAS A DOIS GERADORES DE CORRENTE, UM DE CADA LADO, PARA QUE ASSIM A FORÇA QUE INCIDE NA TURBINA SEJA REGULAR E EQUILIBRADA E NÃO EXISTA TORÇÃO NO VEIO DA TURBINA.

Description

DESCRIÇÃO HIDROGERADOR E SUA UTILIZAÇÃO
Domínio da Técnica presente pedido descreve um hidrogerador cuja implantação e funcionamento não causa qualquer impacto ambiental na zona envolvente.
Estado da Técnica
A energia de águas correntes tem vindo a ser explorada desde há muito tempo. No entanto, as abordagens tradicionais têm implicado desvantagens devido a fatores ambientais como:
- inundação das margens dos rios que de outra forma estariam disponíveis para serem usadas; alteração da paisagem; prejuízo da comunidade local que poderia ter vivido e trabalhado nos terrenos adjacentes ao rio; alteração das caracteristicas do rio, impedindo o livre movimento dos peixes, incluindo a sua movimentação de reprodução;
- desvio dos rios afetando amplamente a natureza das zonas rurais adjacentes;
- bloqueio permanente (total ou parcial) do rio para a produção de energia o qual é adversamente afetado por variações de fluxo.
Assim, e ao contrário das soluções técnicas conhecidas do estado da técnica, o presente pedido descreve uma solução técnica que pretende ultrapassar os problemas técnicos acima indicados.
De forma a colmatar todos os inconvenientes acima descritos, o presente pedido descreve um hidrogerador cuja implantação e funcionamento não implique quaisquer danos no meio ambiente ou à população.
Sumário presente pedido divulga um hidrogerador que compreende os seguintes elementos:
- uma turbina de pás côncavas (11) constituída por pelo menos seis pás, igualmente espaçadas entre si, colocadas em posição contrária ao sentido do fluxo de água;
- um veio rotativo com um eixo;
- uma caixa de variação de velocidade;
- plataforma de suporte (15);
estrutura de suporte (10) com ligação estruturaplataforma (16);
- uma barra de apoio (8).
Numa forma de realização preferencial, o hidrogerador compreende uma caixa de multiplicação de velocidade aplicada diretamente sobre o veio rotativo da turbina.
Numa outra forma de realização preferencial, o hidrogerador compreende uma caixa de multiplicação de velocidade aplicada perpendicularmente em relação ao veio rotativo da turbina.
Ainda numa outra forma de realização preferencial, o hidrogerador está ligado a pelo menos um gerador de energia elétrica.
Numa forma de realização preferencial, o hidrogerador inclui um sistema de controlo de subida e descida da corrente do leito do rio que compreende os seguintes elementos:
- duas comportas móveis (25);
- braço (24) ligado ao veio rotativo (23), o qual por sua vez está ligado a um motor de controlo por um veio (18) .
Numa outra forma de realização preferencial, o hidrogerador compreende um sistema de verificação do nível da água que consiste numa bóia (21).
Ainda numa outra forma de realização preferencial, o hidrogerador compreende uma proteção com grade (27).
Numa forma de realização preferencial, o hidrogerador compreende um suporte de resguardo da parte superior da turbina (11).
Numa outra forma de realização preferencial, o hidrogerador inclui um sistema de subida e descida da turbina que compreende os seguintes elementos:
- um motor (28) de elevação da turbina de pás côncavas;
- veio de elevação da turbina de pás côncavas (32);
- veio transmissor do motor para o veio de elevação (29) ;
transmissão entre o veio do motor e o veio de elevação (30);
- estrutura do sistema de elevação (31);
apoio do sistema de elevação da turbina de pás côncavas (33);
- braço de apoio (34);
- chapa de controlo do nível do curso hídrico (35).
Ainda numa outra forma de realização preferencial, o motor regulador (28) de elevação da turbina de pás côncavas utilizado no hidrogerador compreende um sistema de comunicações sem fios.
É ainda objetivo do presente pedido descrever a utilização do hidrogerador na produção de energia ser utilizado na produção de energia elétrica a partir de recursos hidricos e/ou eólicos.
Descrição Geral objeto da presente invenção é um hidrogerador que solucione todos os inconvenientes do estado da técnica anteriormente referidos, nomeadamente o de permitir que o meio envolvente não seja prejudicado. É também objeto da presente invenção, o desenvolvimento de um hidrogerador composto por turbinas de pás côncavas que seja versátil permitindo operar independentemente das caracteristicas do local. Para além do mais, o hidrogerador agora apresentado constitui uma solução técnica de fácil montagem e com baixo custo de produção.
presente pedido descreve um hidrogerador que compreende uma turbina de pás côncavas rotativas, o qual pode ser instalado nas correntes do leito dos rios para produção de energia. A turbina terá de apresentar no minimo seis pás côncavas igualmente espaçadas entre si, formando uma arquitetura em hexágono. Apesar de serem possíveis outras hipóteses sem sair do espirito desta invenção, o formato concavo das pás e o seu número mínimo de seis são as caracteristicas importantes e que permitem uma captação mais otimizada da força da corrente do caudal do rio, de modo a que o seu movimento não cause qualquer impacto sobre a água que se revele um impedimento da livre rotação da turbina, mas sim aumente a velocidade, e permita que tenha uma velocidade regular e constante, ao imergir e emergir nas correntes. As referidas pás estão montadas em cima de um eixo de rotação, tendo este nas suas extremidades uma caixa de variação de velocidade, que podem ligar a uma caixa de multiplicação de velocidade. Esta caixa de multiplicação de velocidade pode ser aplicada diretamente sobre o veio rotativo ou perpendicularmente em relação a este.
As pás terão de ser reforçadas na sua dimensão em função dos locais onde o hidrogerador irá ser instalado.
Poderão ser colocadas várias turbinas em função da força motriz de cada corrente hídrica, e estarem ligadas a pelo menos dois geradores de corrente, um de cada lado, para que assim a força que incide na turbina seja regular e equilibrada.
Breve descrição das figuras
Para uma mais fácil compreensão da técnica juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais que, contudo, não pretendem limitar o objeto da presente técnica.
Na figura 1 encontra-se representada uma infra-estrutura contendo o objeto da presente divulgação, em que os números de referência correspondem a:
(1) transformador de energia;
(2) direção da corrente;
(3 fio condutor de corrente elétrica;
(4) e (5) dizem respeito respetivamente ao gerador 1 e 2;
(6) e (7) dizem respeito respetivamente ao pinhão recetor e emissor;
(8) suporte de apoio dos geradores;
(9) veio transmissor (hélice - gerador);
(10) estrutura de suporte ao veio do hidrogerador;
(11) turbina de pás côncavas;
(12) e (13) dizem respeito respetivamente ao pinhão emissor e recetor;
(14) suporte do veio transmissor;
(15) plataforma em betão;
(16) ligação estrutura-plataforma.
Na figura 2 encontram-se evidenciadas estruturas auxiliares do hidrogerador, onde os números de referência representam:
(17) motor de abertura/fecho das comportas;
(18) veio transmissor de abertura/fecho das comportas;
(19) regulador de nível da água;
(20) caixa de controlo de verificação de nível;
(21) bóia de verificação do nível da água;
(22) suporte da bóia;
(23) veio transmissor do motor para as comportas;
(24) braços de abertura das comportas;
(25) comportas móveis de regulação de nível das águas;
(26) estrutura do sistema de regulação do nível da água;
(27) rede ou grade de proteção.
Na figura 3 encontram-se evidenciadas estruturas auxiliares do hidrogerador, onde os números de referência representam:
(28) motor regulador de elevação da turbina de pás côncavas;
(29) veio transmissor do motor para o veio de elevação;
(30) transmissão entre o veio do motor e o veio de elevação;
(31) estrutura do sistema de elevação;
(32) veio de elevação da turbina de pás côncavas;
(33) apoio do sistema de elevação da turbina de pás côncavas;
(34) braço de apoio;
(35) chapa de controlo do nível do curso hídrico.
Descrição detalhada
A presente invenção diz respeito a um dispositivo aplicável nas correntes do rios e na corrente dos ventos para aproveitamento da força motriz da água de forma a produzir energia elétrica, que compreende uma estrutura de suporte (10), preferencialmente em aço, montada sobre uma estrutura de suporte (15), e fixados entre ambos por um veio rotativo de um eixo o qual está ligado a uma turbina de pás côncavas de velocidade para assim atingir a velocidade pretendida, a qual está ligada a uma roda dentada de 2 esquadria de transmissão, a uma roda dentada (engrenagem) de - esquadria de admissão (13) com metade dos dentes, ligada a um veio rotativo o qual tem uma roda dentada de 2 esquadria (7) com o dobro dos dentes da roda dentada a qual vai engatar numa roda dentada de 2 esquadria de admissão (6) com metade dos dentes da roda mudança de rotação (5 um veio de transmissão a uma caixa de barra de apoio (8), estando ligada a um veio de transmissão acionamento de automação, o qual liga a um dispositivo (5 e rotação do veio movido pela turbina, e para um maior desenvolvimento da energia produzida se faz passar para um dispositivo transforma a energia recebida. 0 sistema aqui representado para o gerador (5), pode aplicar-se em paralelo ao gerador (4), considerando uma forma de realização onde são utilizados mais do que um gerador em simultâneo com o objetivo de duplicar a energia produzida. A turbina aqui apresentada pode funcionar apenas com vento, designada por turbina dinâmica ou com água, designada turbina hidrodinâmica.
Adjacente existe um sistema de controlo de subida e descida da corrente que controla a subida e a descida da turbina do leito do rio mediante a ação de duas comportas móveis (25). Conforme o fluxo da corrente do rio, a abertura e fecho das comportas (25) é controlado por dois braços (24) ligados ao veio rotativo (23). Este veio (23) encontra-se ligado a um motor (17) que, por sua vez está ligado a um motor de controlo, através de um veio (18).
regulador de nível da água (19) encontra-se ligado ao sistema de verificação do nível da água (20), que por sua vez se encontra interligado ao suporte de uma bóia (22). A bóia (21) transmite a informação de subida e de descida do nível da água para a caixa de controlo de verificação (20) fazendo assim o controlo com todo o rigor da altura do leito do rio. A montante deste sistema existe uma proteção com grade (27) que evita a possível entrada de objetos de grande porte, ficando assim a turbina totalmente protegida.
O hidrogerador pode ainda compreender um sistema de subida e descida da turbina que é por sua vez compreendido por um elevação da turbina, veio transmissor do motor para o veio de elevação (29) , transmissão entre o veio do motor e o veio de elevação (30), estrutura do sistema de elevação (31) do qual se faz o movimento de regulação da turbina, veio de elevação da turbina (32), apoio do sistema de elevação da turbina (33), braço de apoio (34) para a elevação da chapa de controlo do nível do curso hídrico (35) . Este sistema é aplicado nos casos em que o hidrogerador é montado junto a fluxos de água com correntes irregulares. O motor regulador (28) de elevação da turbina de pás côncavas utilizado no hidrogerador pode ainda ser comandado por um sistema de comunicações sem fios.
Estes hidrogeradores podem ser instalados em contínuo e em paralelo uns dos outros, não obrigando a distancias significativas entre eles, ou até por conveniência ligados por comportas, comportando-se como canais, podendo evitar na maioria dos casos a construção de barragens, favorecendo o aproveitamento das correntes hídricas, possibilitando ainda a instalação por baixo de pontes, nas quedas dos aquedutos dos rios, e nos canais. A aplicação destes engenhos de produção de energia, hidrogeradores, podem então ser aplicados na produção de energia elétrica a partir de recursos hídricos e/ou eólicos, como por exemplo à saída de barragens, canais, correntes dos rios, açudes, cataratas, quedas de água e ainda em tubagens de médio e grande porte. Este equipamento revela-se rentável, dado que apresenta um funcionamento constante, ao contrário de outras energias renováveis, sendo o seu fabrico e montagem bastante económica e simples, bem como o facto de ser amigo do ambiente. Após a instalação deste equipamento, os rios continuarão a ser navegáveis.
O funcionamento do hidrogerador descrito não tem qualquer interferência na poluição das águas, bem pelo contrário, existe um movimento das águas que são movidas pelas pás rotativas, havendo um processo de purificação, vaporização e oxigenação das mesmas, indo ao encontro da necessidade do nosso Planeta. Este sistema de produção de energia inclui um mecanismo com ligação ao hidrogerador da qual origina a estabilização da altura do caudal das correntes dos rios, verificando-se de que não prejudica o ecossistema natural dos rios, caracterizando-se por um sistema de regulação de controlo do nível do leito do rio provocado por abertura e fecho de duas comportas em paralelo. Tais comportas têm como objetivo manter sempre o mesmo nível da água que incide até ao eixo da turbina, para que nelas seja projetada uma inércia e força motriz regular. Tem também a particularidade do fecho das comportas para proteção e paragem da máquina em casos de cheias, em frente a estas existe uma grade de proteção de objetos que possam vir a prejudicar o bom funcionamento da turbina. Sensíveis ao facto de poderem existir leitos completamente irregulares em termos de altura, nos quais as próprias comportas controlam o sistema de regulação da entrada de água para a turbina, projetou-se uma tecnologia em que se baseia numa plataforma da regulação da corrente, permitindo que a turbina esteja constantemente em funcionamento em termos de movimento e de altura máxima projetada.
hidrogerador pode ainda incluir um suporte de resguardo da parte superior da turbina (11) que serve de proteção e suporte para a caixa multiplicadora de velocidade e os seus geradores.
A presente realização não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações.
As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Claims (11)

1. Hidrogerador caracterizado por compreender os seguintes elementos:
- uma turbina de pás côncavas (11) constituída por pelo menos seis pás, igualmente espaçadas entre si, colocadas em posição contrária ao sentido do fluxo de água;
- um veio rotativo com um eixo;
- uma caixa de variação de velocidade;
- plataforma de suporte (15);
- estrutura de suporte (10) com ligação estruturaplataforma (16);
- uma barra de apoio (8).
2. Hidrogerador de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por compreender uma caixa de multiplicação de velocidade aplicada diretamente sobre o veio rotativo da turbina.
3. Hidrogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma caixa de multiplicação de velocidade aplicada perpendicularmente em relação ao veio rotativo da turbina.
4. Hidrogerador de acordo reivindicações anteriores, ligado a pelo menos um gera
5. Hidrogerador de acordo
com qualquer uma das caracterizado por estar r de corrente. com qualquer uma das
reivindicações anteriores, caracterizado por incluir um sistema de controlo de subida e descida da corrente do leito do rio que compreende os seguintes elementos:
- duas comportas móveis (25);
- braço (24) ligado ao veio rotativo (23), o qual por sua vez está ligado a um motor de controlo por um veio (18).
6. Hidrogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um sistema de verificação do nivel da água que consiste numa bóia (21).
7. Hidrogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma proteção com grade (27).
8. Hidrogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um suporte de resguardo da parte superior da turbina (11) ·
9. Hidrogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por incluir um sistema de subida e descida da turbina que compreende os seguintes elementos:
- um motor (28) de elevação da turbina de pás côncavas;
- veio de elevação da turbina de pás côncavas (32) ;
veio transmissor do motor para o veio de elevação (29);
- transmissão entre o veio do motor e o veio de elevação (30);
- estrutura do sistema de elevação (31);
- apoio do sistema de elevação da turbina de pás côncavas (33) ;
- braço de apoio (34);
- chapa de controlo do nível do curso hídrico (35) .
10. Hidrogerador de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o motor regulador (28) de elevação da turbina de pás côncavas compreender um sistema de comunicações sem fios.
11. Utilização do hidrogerador descrito nas reivindicações 1 a 10, caracterizado por ser utilizado na produção de energia elétrica a partir de recursos hídricos e/ou eólicos.
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