GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA QUE UTILIZA LAS OLAS DEL MAR
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención está relacionada con la industria de manufactura de dispositivos para aprovechamiento de energías alternativas de fuentes no tradicionales, y más específicamente con un dispositivo que aprovecha la energía que contiene el oleaje para transformarla en energía eléctrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Además de la energía comprendidas en las mareas, tenemos otra fuente de energía más constante que esta siempre presente en masas grandes de agua, tal como el mar o lagos grandes, esta fuente es el constante oleaje que se presenta en dichas masas de agua.
En la actualidad existen algunas propuestas de aprovechamiento de las mareas y la fuerza del oleaje que se instalan en las orillas costeras pero su ubicación, el alto costo de su construcción, las áreas costeras adecuadas limitadas y la variación de ¡as mareas, impiden su utilización práctica.
Las soluciones que han sido planteadas hasta ahora para aprove-
char la energía contenida en el oleaje han sido ubicadas y diseñadas para ser instaladas en las orillas costeras. Consisten en una buena proporción en una obra civil para fijar el dispositivo que aprovecha la energía de las olas y este no se desplace de su posición. Dicha obra civil es cara y por efectos de la marea, existen intervalos de tiempo en los cuales esta Instalación no es aprovechada, ya que las olas rompen lejos de la instalación.
Por otra parte, al ser construida en la orilla de las costas, su uso en costas con relieve escarpado y con pluralidad de acantilados, la construcción de dispositivos del estado de la técnica para producir electricidad a partir de la energía del oleaje, es prácticamente imposible, ya que el oleaje rompe en los muros de los acantilados.
OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN
El principal objetivo de la presente invención es el de hacer posible un dispositivo que permita la transformación de la energía conteni- da en el oleaje en energía eléctrica que no sea afectado por la marea para continuar con su función.
Otro de los objetivos radica en hacer posible este dispositivo, que además sea de bajo costo de producción y de estructura ligera sin necesidad de una obra civil pesada, cara y fija.
Aún otro de los objetivos consiste en hacer que este dispositivo puede ser aplicado en cualquier tipo de costa, aún en costa con acantilados.
Otros objetivos y ventajas de la presente invención podrán ser aparentes a partir del estudio de la siguiente descripción y los dibujos que se acompañan con fines exclusivamente ilustrativos y no limitativos.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL INVENTO
En pocas palabras, la presente invención consiste en un generador de energía eléctrica conectado operativamente a una turbina de alabes de doble acción, montados ambos en el interior de una cámara en comunicación con el extremo superior abierto de una campana que permite (a entrada y salida de agua por el fenómeno físico de vasos comunicantes, al estar abierta la campana también por la parte superior. La abertura superior siendo de menores dimen- siones que la abertura inferior, En una de las modalidades preferidas la abertura superior y la inferior pueden estar formado por mas de una abertura. En el caso de las más de una abertura superior, estas permiten la posibilidad de fijar mas de una turbina y por lo mismo, más de un generador a la campana.
La turbina de alabes de doble acción consiste en una turbina en la
cual los alabes tienen la libertad de tener un pequeño giro, de manera que cuando el aire comprimido por el agua que penetra en la campana pasa a través de dichos alabes, dicha turbina gira en un sentido determinado y cuando el aire pasa en sentido contrario a través de dichos alabes, cuando el agua sale de la campana, éstos alabes giran sobre su eje y topan después de un cierto giro y hacen que a pesar de que el aire penetre en sentido contrario, el giro de la turbina siga siendo en el mismo sentido.
En una modalidad de la presente invención, el generador, la turbina y la campana se instalan sobre una plataforma o estructura flotante o semiflotante que es colocada de forma individual en el mar.
La campana también puede ser fijada en el seno del agua sin nece- sidad de plataformas o algún otro soporte independiente de la campana, si a la campana se le agrega un envolvente con un espacio entre la campana y el envolvente relleno de un material que permita que la campana no se hunda.
Otra modalidad permite que puedan también colocarse varias de estas estructuras sobre una plataforma, barcaza o barco.
El funcionamiento del ensamble permite aprovechar la fuerza del oleaje, cuya cresta, al pasar por el interior de dicha estructura semiflotante comprime el aire contenido en su interior y lo expulsa hacia el exterior por una cámara, colocado en su parte superior y
en cuyo interior se encuentra alojado un generador y una turbina con alabes de doble acción, las cuales permiten el paso del aire generando así un movimiento rotatorio; cuando la ola pasa se produce un vacío en el Interior de la campana y el aire es succionado hacia el interior de la misma, haciendo que los alabes de la turbina del generador se inviertan y mantengan el mismo sentido de rotación, obteniendo así un movimiento constante que permite generar energía eléctrica aprovechando de esta manera al Oleaje como energía.
En otra modalidad, se plantea que el ensamble generador, turbina, campana, sea plantado en el fondo del lecho marino, y fijado por cualquier medio, en aquellos lugares donde esto sea posible. Para esto, el agua en lugar de penetrar por el extremo inferior, penetra por la pared lateral de la campana, cerca de su extremo inferior.
Para comprender mejor las características de la invención se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, los dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, que se describen a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra una vista de planta, vista por arriba, de la campana en la que se instala la turbina y el generador en su extre-
mo superior.
La figura 2 ilustra una vista lateral de un corte longitudinal déla campana, sin ver el detalle de la ubicación de la turbina y el generador.
La figura 3 ilustra una vista lateral en donde se asocian tres campanas, aprovechando la ola en sus diferentes fases, crestas y valle o en su transición.
La figura 4 ilustra como el agua al entrar en la campana, empuja el aire que sale por la parte superior haciendo girar la turbina (no ilustrada)
La figura 5 ilustra como el agua al retirarse de la campana, crea un vacío que obliga al aire a entrar a la campana aplicando la energía para la continuación del giro de la turbina.
La figura 6 y 7 ilustra el detalle esquemático de los alabes y como estos giran para permitir el giro de la turbina en un solo sentido aún cuando el aire entre o salga de la campana.
La figura 8 ilustra una vista de planta de la turbina colocada en la parte inferior, con los alabes de doble acción e integrada al generador.
La figura 9 muestra una vista desde arriba de la estructura flotante o semiflotante colocada sobre el mar y en el que se muestra el paso del oleaje.
La figura 10 muestra una batería de campanas en una embarcación flotante y de acuerdo con la ola, como mientras unas campanas admiten agua, otras están desalojándola.
La figura 11 ilustra lo mismo que la figura 10, pero visto desde arriba.
La figura 12 ilustra una modalidad de campana con turbina y generador, donde dicha turbina y generador se coloca en posición tangencial al eje longitudinal de la campana.
La figura 13 ilustra una aplicación de la campana, turbina, generador, en una embarcación para producir su propia energía eléctrica.
La figura 14 y 15 muestra una modalidad de la campana con un by- pass para realizar mantenimiento del ensamble sin necesidad de retirarlo.
La figura 16 muestra una diagrama de una instalación del estado de la técnica.
La figura 17 ilustra una modalidad de aplicación del ensamble, fija
al lecho de la orilla, donde la entrada de agua para llevar a cabo el principio de vasos comunicantes se ubica en la pared lateral cerca del extremo inferior.
Para una mejor comprensión del invento, se pasará a hacer la descripción detallada de alguna de las modalidades del mismo, mostrada en los dibujos que con fines ilustrativos mas no limitativos se anexan a la presente descripción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO
En la FIG. 1 Vista de planta de la campana flotante o semiflotante, en donde observamos la cubierta superior (2), con un conducto de salida y entrada del aire (3); también se muestra la alternativa de más de un conducto (1) de entrada y salida del aire.
En la FIG. 2 Vista lateral de la campana flotante o semiflotante que permite el paso del agua por su parte inferior, observamos también la cubierta superior de la misma (2), la pared exterior del conducto de salida y entrada del aire (3), la pared exterior de la campana (4), el material de flotación (5) que va entre la pared interior y exterior de la campana y la pared interior de la campana (6), así como la cornamusa de fijación o anclaje (7).
En la FIG. 3 Vista Lateral de la campana flotante o semiflotante
(8) en el mar en la que podemos observar como en la figura (A) al pasar la ola (9) dentro de la campana comprime el aire alojado en ella forzándolo hacia el exterior, en la figura (B) vemos que al pasar la ola (9) dentro de la campana anclada (15) y bajar el nivel del agua en el interior de la campana provoca un vacío forzando la entrada de aire hacia su interior, volviendo a repetirse el ciclo nuevamente en la figura (C) teniendo así una compresión y vacío del aire en el interior de la campana a través del oleaje (9), lo cual puede ser aprovechado para mover una turbina y un generador eléctrico, enviando así la corriente eléctrica a tierra por medio de un cable submarino.
En la FIG. 4 Se muestra la vista lateral de la campana flotante o semiflotante (8) en la que observamos la cresta de la oía (9) en su máximo, comprimiendo el aire contenido en la pared Interior (6) de la campana y forzándolo a pasar entre el generador (10) y la pared interior del conducto de aire (3) logrando así una mayor presión del aire que haría mover la turbina (14) En la FIG. 5 En esta vista lateral vemos que la cresta de la ola (9) esta en su mínimo y ejerce un vacío en el interior de la campana semiflotante (8) forzando a que el aire entre a través del conducto de aire (3) y mueva la turbina (14) que acciona al generador eléctrico (10), también observamos la cornamusa de fijación o anclaje (7) y el barandal de protección (11)
En la FIG. 6 En este corte se muestra la colocación del generador
(10) con tapas protectoras contra la humedad (12), en el interior del conducto de aire (3) y sujeto a ella por medio de unos soportes (13) y en esta versión con la turbina en la parte inferior, la cual nos muestra como los alabes de doble acción (14) de la turbina, por la presión del aire se abren hasta cierto ángulo, para permitir el paso del aire y generar así un movimiento circular en un solo sentido.
En la FIG. 7 En este corte se muestra la colocación del generador (10) con tapas protectoras contra la humedad (12), en el interior del conducto de aire (3) y sujeto a ella por medio de unos soportes (13) y en esta versión con la turbina (14) en la parte inferior y en la superior (14') para lograr una mayor potencia, la cual nos muestra como los alabes de doble acción (14) de la turbina, por ¡a suc- ción del aire se abren en sentido contrario, hasta cierto ángulo, para permitir el paso del aire y mantener siempre un solo sentido de rotación.
En la FIG. 8 Esta vista de planta nos muestra la turbina colocada en la parte inferior, con los alabes de doble acción (14) e integrada al generador, que tiene unas tapas contra la humedad (12) en su parte superior e inferior, y sujeta por medio de unos soportes (13) dentro del conducto de entrada y salida de aire (3)
En la FIG. 9 Aquí se muestra una vista desde arriba de la estruc- tura flotante o semlflotante (8) colocada sobre el mar y en el que se muestra el paso del oleaje (9), fijada al lecho marino por medio
de una o más anclas (15)
En la FIG. 10 Aquí observamos una alternativa en la cual las estructuras (8) han sido colocadas sobre una plataforma o barco (17) con la finalidad de producir un mayor volumen de energía y en el que se puede observar como el paso del oleaje (9) generaría en cada estructura presión. o vacío para accionar así los generadores de electricidad colocados en cada estructura, que enviarían la electricidad al cuarto de control (16) y de ahí ser enviada por medio de cables submarinos a un centro de distribución en tierra.
En la FIG. 11 En esta vista superior vemos como estarían clocadas estas estructuras (8) dentro de una plataforma o barco (17) que enviarían la energía a un cuarto de control (16)
En la FIG. 12 En este corte podemos observar que el generador (10) y la turbina están en posición horizontal, es decir, tangencial al eje longitudinal de la campana.
En la FIG. 13 Aquí se muestra la estructura (8) colocada en el fondo de una embarcación (18) la cual puede ser un Yate o un velero o cualquier embarcación, con el fin de generar su propia electricidad y ser así autosuficiente.
En la FIG. 14 Vemos en esta figura vemos la compuerta (19) de frente y abierta, alojada en el conducto de aire (3) donde está co-
locado el compresor, así como un conducto secundario (21) que aloja otra compuerta vista lateralmente (20) que permanece cerrada durante la operación normal de la estructura semiflotante (8)
En la FIG. 15 Cuando se requiera dar mantenimiento al generador y evitar que la presión o la succión del aire, entre al mismo, vemos la compuerta (19) en vista lateral, alojada en el interior del conducto de aire (3) que se cierra para impedir que la turbina y el generador se accionen, abriéndose al mismo tiempo la compuerta (20), vista lateralmente, que se encuentra alojada en el conducto secundario (21) permitiendo así que la presión o la succión del aire en el interior de la estructura semiflotante (8) se efectué normalmente.
En la FIG. 16 se observa la cimentación (28) de una construcción fija de concreto (26) la cual se encuentra anclada al lecho rocoso costero (24) y que permite cuando la marea es alta y cuando la ola revienta (27) en su interior, comprimir el aire y hacerlo pasar por una turbina (29) acoplada a un generador, cuando la ola se retrae (30) provoca un vacío que hace que el aire sea aspirado hacia el interior de la estructura(26), anclada o cimentada al lecho Rocoso (24)
En la FIG. 17 se ve la estructura o campana (8) asentada en e) le- cho marino (22) cuando este no es profundo, la cual tendría en su parte Inferior entradas laterales, para permitir el paso del agua
(23) a su interior y permitir que el oleaje (9) comprima o aspire el aire, haciendo funcionar a un generador.
El invento ha sido descrito suficientemente como para que una per- sona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, no obstante, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.