PT81089B

PT81089B - Bombe maritime

Info

Publication number: PT81089B
Application number: PT81089A
Authority: PT
Original assignee: Romeu Domingos Santos Reis
Priority date: 1985-09-04
Filing date: 1985-09-04
Publication date: 1987-01-05
Also published as: PT81089A

Description

Descrição da parte comum a todas as versões

2.1- Comentários sobre a forma

2.2- Comentários sobre a instalação

2.3- Cálculos

3- Versão A - para produção de energia

3.1- Execução

3.2— Comentários

4- Versão B - bombeamento de água salgada para piscinas de água

corrente

4.1- Execução

4.2- Comentários

5- Versão C - bombeamento de água doce em recirculação para produção de energia

5.1- Execução

5.2- Comentários

6-

Claims

Reivindicações.

I- Principio de funcionamento

Ê o principio simples da bomba aspirante premente:

Quando a água se afasta da terra aspira o ar para uma câmara à pressão atmosférica por uma válvula de retenção (3) que só o deixa entrar e não o deixa sair.

Quando a onda vem para terra carregada de energia no estado cinético, entra no absorvedor de ondas (1) e vai comprimir a almofada de ar (4) que absorve parte da energia da onda.

Esse ar comprimido sai através da válvula de retenção (5) que só o deixa sair e não deixa entrar.E assim sucessivamente se vai produzindo por cada onda um impulso de pressão que pode ser uti-

lizado para bombeamento,conforme veremos mais à frente.
2- Descrição da parte comum a todas as versões

2.1- 0 inventor considera que a forma da câmara de compressão 4 apresentada é mèramente simbólica pois carece de um laboratório onde se construísse um protótipo que ensaiaria mesmo no mar,faria curvas de pressões e caudais,podendo assim tirar conclusões do rendimento,escolher a forma,que pensa vir a ser cónica ou esférica e estabelecer padrões de acordo com as características que até poderiam ser normalizadas.

2.2- A boca de entrada da onda terá altura para entrarem todas as ondas de per si,será afunilada na vertical com o ramo superior inclinado, para captar qualquer onda de qualquer altura e o ramo inferior horizontal.Ensaios com o protótipo darão a posição óptima em relação às diferenças grandes dos niveis das marés.

0 inventor pensa que este é um assunto a explorar,pois pode ser necessária a obtenção de pontos médios de optimização o que só poderá ser definido no local em presença do protótipo e das experiências traduzíveis para gráficos ou curvas que darão uma melhor apreciação visual.Não avança mais mas só pretende demonstrar que este assunto ao ser patenteado foi objecto das maiores preocupações técnicas que o inventor aqui regista por julgar necessário para a futura implementação dum projecto definitivo.0 inventor admite hipóteses que irão até a absorvedores flutuantes ou então fixos,presos com garras e a niveis diferentes,mas depende tudo dos ensaios.

2.3- Dado que a credibilidade dum invento tem muito com a sua realização prática,e está na engenharia que estuda a partir dos pârametros a dimensionalização das grandezas,c inventor entende que este trabalho só ficará completo,ou o mais completo possivel,se for ilustrado com os cálculos necessários.

Considerando um determinado tempo T,se for F a frequência das ondas,o numero de ondas verificado nesse tempo T será de F χ T.

Picai E_c -—-mV² PT (Energia cinética das ondajao tempo *1')

Quanto à massa da onda vamos considerar a de uma onda mínima de 1 m,na condição de só aplicarmos este cálculo a locais onde isto se verifique.

Será uma massa aproximada de 2 χ ί χ í visto considerar·

mos nm espaço útil de 2 m da onda com uma altura de I m e

uma largura de í (1 m de linha de água) a considerar

2 χ ί χ 1 x Í000 2000

9,8 10

200 Kg massa.

Esta á a massa unitária de linha de água.Para outras con dições terá que ser recalculada.

Os valores verificados na prática,acima dos aqui conside rados representam uma vantagem que favorece o cálculo.

Picai E_o «ymV^PT por metro linear de costa,ouí

V² P

E_c « 100 V² P T

Por outro lado,essa mesma energia á armazenada na compre ssão da almofada de ar para ser devolvida já na câmara de expansão,elevando a água à altura h.

Essa energia que á a energia potencial, es

em que:

p - peso específico da água « 1 Q - caudal em litros ou dcm^

Q T - peso da água bombeada no tempo T h - altura da coluna de água que e a altura de elevação

Pica: Ep»y?QTh»QTh porque - 1

E_p wE_c

Entãos

100 V²?

mas:

h $£ 1θ · P (altura da coluna de água)

em que:

P - pressão substituindo,vem:

lob V² P - Q lò P

ÍO V² F - Q Ρ

ÍO V² F é um valor constante e depende somente da natureza..

Q e P são grandezas inversamente proporcionais para as mesmas

__2

condições de captacão de onda e só aumentam se o produto ÍO v P aumentar.

Como V e P são dependentes da natureza, não temos controle;só nos resta o valor ÍO^><a-r«*

0 que é este valor ÍO?

Recordemos i

Sste 10 foi obtido partindo do principio que o absorvedor de ondas só tinha 1 m de largura,portanto correspondia £^um valor unitário da linha de água.Portanto este 10 eVproporcionalj/$to c< primento de linha de água ocupado,ou seja:

com10 . 1 . V²

ÍO

lo

. 2 . V² P • 3 . V² F

Q2 ^p2

?5

lo

. Μ . V² P - Q_M P_M

Determinamos assim um valor M que é o número de metros de linha de água a ocupar pelo absorvedor,o qual no3 dará a pressão e o caudal pretendidos.

„ Qu Pi

ÍO

/ach'

Para sistematizaçao^dos cálculos o inventor resolveu chamar MÓDULO a este comprimento do absorvedor β Pjj e Qjj à pressão e caudal para que ele foi caloulado.

0 cálculo não terminaxx aqui,terémos. · que introduzir as relações inversas dos volumes da câmara de compressão

^vtó “ volume da câmara de compressão à pressão ^PM v_a - volume da câmara de compressão à pressão atmosférica P_a - 1

^PM

P

_a

^v!.í

ou

v_a

^vlí

donde

Ρ_Μ - 1

^VM

substituindo, Ρ_Μ :

M _ ou

lo v² p

_

^{10 V}M V² P

em que ^Va representa a relação de volumes da camara de compre^vlí

ssão à pressão atmosférica v_ e da câmara à pressão pretendida % ;

Ja estamos a ver que aqui o problema complica-se porque estas relações são alteradas com as alturas das marés ao longo do ano

Ha pois que atender a este pormenor não sé para efeitos de localização do absorvedor como até para se determinar se haverá vantagem em montar absorvedores a níveis diferentes que trabalhariam consoante as épocas do ano e portanto as marés,conforme já se disse atrás·

5- Versão A - para produção de energia

J.I— Além da parte comum^tem dois tanques fechados onde entra

o ar comprimido,por cima,alternadamente· pelas válvulas 11 e 12«A água doce sai pelos respectivos tubos de saida,entrando pelos funis invertidos.( Chupadores de retenção )

Os interruptores magnéticos comandam alternadamente o enchimento e o esvaziamento dos tanques,(inter.^Ij e 15)·

Quando um dos tanques herméticos enche,a respectiva válvula motorizada (ou magnética) 11 ou 12 abre.O ar comprimido entra pelo tubo exercendo pressão na superfície do liquido do tanque.Simultaneamente a válvula Í7 é fechada comandada pelo mesmo interruptor magnético de boia Ij.A água sai então pelo funil invertido despejando o depósito hermético de expansão correspondente,toda a água até que,quando chega ao fim fecha a válvula motorizada lí por comando da béia(interruptora)magnética,e abre a válvula motorizada iT.Entretanto a água do tanque de descarga da turbina entra no outro depésito de expansão.Essa água vai encher o depósito hermético de expansão.Admite-se a altemancia perfeita se houver simultaneidade entre o esvaziamento dum tanque de expansão e o enchimento do outro.isso pode não acontecer devido a diferença de velocidade de entrada e saida de água,mas não tem qualquer problema porque se pode sempre sobredimensionar as válvulas motorizadas de entrada,17 ou l8,para garantir que o tanque fique cheio antes do outro ee esgotar.

Uma ligação eléctrica em série no outro interruptor faz o encravamento pretendido.

á um sistema de inversão conforme esquema já pertencente ao Estado,da técnica que se junta.

Os tanques da turbina,(carga e descarga)terão capacidades sobredimensionadas para permitir oscilações.
3.2- A válvula motorizada 2l de comando da turbina estará sempre na versão A ou na C,ligada a um sensor de velocidade que a comandará automáticamente·

Para não se prejudicar a praia,o absorvedor de ondas ficará montado num tubo debaixo da arèia,no mar.

Por ficar num ponto baixo tem que levar^urgador automático 8,para extracção contínua do condensado do
4- Versão B - bombeamento de água salgada para piscinas de água corrente

4.1— 0 sistema é muito simples.Tem a parte comum absorvedora de onda e logo â saida da camara de compressão tem a caixa de expansão que está mergulhada na águasalgada.

Essa caixa de expansão tem duas válvulas de retenção,Por uma entra o ar â pressão atmosférica,para permitir que pela outra entre a água salgada que vai encher essa caixa.

A válvula de retenção 6 j?or onde entra a água salgada tem que ser suficientemente dimensionada para deixar entrar a água necessária,num curto espaço de tempo.

Haverão sempre interrupções curtas e cíclicas,consoante a capacidade da caixa de expansão.

8

x^eapasxsesxx

4.2- á importante que o tubo de condução da água seja flexível (uma mangueira aramada),porque pode haver necessidade de reparação da caixa submersa ou válvula que terá que ser levantada
5- Versão C - bombeamento de água doce em recirculação para produção de energia

5.1- á muito simples.á o mesmo que a versão anterior(B),só que a caixa de expansão em vez de estar submersa pela água do mar,estará sim submersa pela água doce de recirculação,o que se consegue colocando a própria caixa de expansão dentro do tanque de descarga da turbina.

Há só que dimensionar esse ô o.tanque'de carga para garantir o funcionamento da turbina nas interrupções do enchimento.

Temos então assim a solução mais simples para o problema, o que toma a instalação extremamente barata.
6- Reivindicações

1- Bomba marítima caracterizada por um absorvedor de onda

com uma entrada afunilada em altrura,destinada a comportar >325todas as ondas de per si,qualquerDíeja o seu tamanho e com uma câmara de compressão do ar(onde se dá a transformação da energia cinética da onda em potencial),bem como por uma caixa de expansão em que o ar comprimido exercendo pressão na superfície livre do líquido obriga-o a sair por um tubo de escape junto ao fundo.

2- Bomba marítima,conforme caracterizado em 1,contendo um dispositivo de recirculação contínua de água doce para alimentação de turbina e consequente produção de energia ELECTRICA(VERSÃO A).Constará de dois vazos de expansão que se enchem e despejam alternadamente por comando dum interruptor magnético de bóia deslizante em haste vertical e com dois pontos afastados de inversão.0 interruptor magnético fecha a válvula(ll)nn?fim do ourso da bóia.-e abre a válvula motorizada(l7)por onde se passa a esgotar a água que sai da turbina e cai no tabuleiro em descarga(20).Entretanto a válvula motorizadq Í2 está aberta e a Válvula motorizada 18 fechada por comando do interruptor magnético de bóia de outro depésito(l5).A pressão na superfície livre do líquido

(água)obriga este(ou esta)a sair pelo tubo vertical ooa origem no funil invertido junto ao fundo.Cada onda provocará um impulso que enche o tubo vertical para cair no tabuleiro de carga da turbina.Um sistema de encravamento electrico por in versão já conhecido,garante o funcionamento alternado dos de pósitos de expansão.

5- Bomba marítima,conforme caracterizadõ em í,mas com a caixa de expansão completamente mergulhada no mar,esta com válvula de retenção comandada por boia deslizante era haste vertical entre dois pontos limitadores de curso.Logo que despejada a câmara de expansão,a válvula de retenção (6$ abre,entrando a água salgada,visto a câmara de expansão estar sempre mergulhada, iniciando-se novo ciclo de enchimento expansão-èleva· ção e intenaitênçia.

4— Bomba marítima,conforme caracterizado em í,mas destinada a bombear água doce em recirculação(versão C),em que a câmara de expansão está mergulhada no próprio tanque de descarga da turbina.0 processo é igual à alínea anterior,tendo também portanto,uma válvula de retenção com uma bóia deslizante em haste vertical e dois pontos limitadores de curso da bóia. Também tem intermitências periódicas,mas ultrapassa-se esta dificuldade dimensionando suficientemente os tanques.

I

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