WO2006067257A1 - Sistema para la producción de agua desalada en buques, en particular buques monocasco - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a system for the production of desalinated water in ships, in particular monohull vessels, from wind energy.
  • the system for the production of desalinated water object of the present invention intended to be incorporated particularly in ships, specifically in monohull vessels and using wind energy is characterized in that it consists of:
  • the system is characterized in that the wind turbines rotate in the opposite direction to cancel out the pair of forces that would occur if they rotated in the same direction and affecting the stability of the ship. These wind turbines operate with a low wind force. It is also characteristic of the system object of the invention that the reverse osmosis membranes can work individually depending on the different levels of pressure that are obtained depending on the wind speed. Also, according to the invention, the wind turbines can be powered by electric power.
  • the ship is anchored to a floating buoy around which 360 ° turns can be produced.
  • FIG. 1 With reference to figures 1 and 2 of the accompanying drawings, there is shown, in section and in plan view from above, respectively, a vessel incorporating the system object of the present invention.
  • This ship has two wind turbines (12) or more, placed in the bow area and in the stern area, which will rotate in the opposite direction to cancel out the torque that would occur if they rotated in the same direction, affecting the stability of the ship (figure I ).
  • the ship will be anchored to a floating buoy around which 360 ° turns can occur.
  • this anchor point which is the fixed point of the system, will be the connections of the transport of drinking water (13) produced for its conduction to the ground facilities and its subsequent conduction to the storage tanks
  • the ship will be at all times oriented in the wind direction, whereby the wind turbines will have the fixed blade system and do not need the rotor orientation system used in traditional wind turbines.
  • This is one of the cost reduction points, avoiding weight in the upper part of the generator with complementary installations, which would act against the stability of the ship; For this reason, it is located in the energy converter in the lower part of it, (4) which, in addition to gaining stability, improves maintenance work.
  • the diesel power generation groups can be conveniently adapted in order to supply the necessary power in the moments of low intensity of the winds in the affected area.
  • the most important advantage of the ship-factory that incorporates the system object of the invention is that of being mobile, since the installation can be moved to the place where the production of water is needed.
  • the salt water intake (1) will be at the bottom of the boat that will consist of a simple installation.
  • the brine evacuation will be carried out through a tube that will lead to deep enough water, so that the salt of the sea salt water does not contaminate with the salt and has capacity of dispersion of the brine without reaching the seabed and avoiding the possible impact on the biodiversity of the area.
  • These simple installations will avoid the cumbersome and complicated network of pipes that normally carry this type of facilities, avoiding the possible effects of visual impact on the coasts where the facilities are.
  • wind turbine blades will also be fixed, since we are not in a case of current production, whose production would depend on the frequency of turns, but on the direct use of the dynamic energy produced by the wind, so we need a motor auxiliary to turn the wind turbine after a period of absence of wind.
  • the system incorporates an automatic control system, through a system of valves that regulate the entry and exit of seawater from the pressure boxes that add or remove the osmosis membranes from operation. In this way, the membrane surface appropriate to the situation of energy power available at any time is used.

Abstract

Sistema para la producción de agua desalada en buques, en particular buques monocasco. Este sistema incluye una serie de aerogeneradores (12) dispuestos en las zonas de proa y de popa del buque y alineados en la misma dirección que éste. La energía recogida por estos aerogeneradores (12) es trasladada a unas bombas de alta presión (4) que alimentan unas unidades de ósmosis inversa (5) para la producción del agua desalada (6, 7, 8). Están previstos unos tanques de lastre para garantizar estabilidad, tanques de almacenamiento de agua salada. El agua producto (9) sale del barco a través de un tubo 813) de agua potable que conduce ésta red de distribución en tierra. El buque está anclado a una boya flotante, en torno a la cual puede girar 360º.

Description

SISTEMA PARA LA PRODUCCIÓN DE AGUA DESALADA EN BUQUES, EN PARTICULAR BUQUES MONOCASCO
La presente invención se refiere a un sistema para Ia producción de agua desalada en buques, en particular buques monocasco, a partir de Ia energía eólica.
ANTECEDENTES
Es evidente que las nuevas normativas de seguridad en Ia navegación y transporte de petróleo irán imponiendo gradualmente el uso de barcos con doble casco, Io que conlleva a Ia retirada de los actuales petroleros monocasco. Este proceso, que requerirá cierto tiempo, será objeto de millonarias inversiones, no sólo en Ia fabricación de nuevos barcos sino en el desguace de los barcos en desuso; por ello, el autor de Ia invención ha pensado en dar una aplicación práctica a dichos barcos, que es convertirlos en GRANDES FACTORÍAS DE PRODUCCIÓN DE AGUA DESALADA.
Las propias condiciones de diseño y características del barco, con Ia introducción y aplicación de Ia patente española número ES 2 162 592, que recoge un procedimiento e instalación correspondiente para Ia producción de agua dulce a partir de agua salada, Ia solicitud de patente P 200202277, dirigida a una bomba de alto rendimiento de alta presión; Ia solicitud de patente P 200202951 que reivindica un sistema de producción de agua desalada de bajo consumo energético, Ia solicitud de patente española P 200402765, que recoge una válvula reguladora del caudal mejorada y Ia solicitud de patente P 20042764 por un sistema mecánico mejorado para Ia distribución de fluidos en recuperadores de energía de sistemas para Ia destilación de agua.
La gran capacidad del barco, habilitado de compartimentos de transporte de petróleo, se tendrán que redistribuir para adaptarlo a Ia fabricación de agua desalada; de este modo se distribuirán sus volúmenes en tres grandes sectores:
a) Instalación de filtros de arena y microfiltraciones; b) almacenamiento de agua producto (que sería Ia mayor parte del barco); y c) llenado con agua de mar para Ia estabilidad del barco.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El sistema para Ia producción de agua desalada objeto de Ia presente invención, destinado a ser incorporado particularmente en buques, concretamente en buques monocasco y empleando energía eólica se caracteriza porque consta de:
- una serie de aerogeneradores, dispuestos en las zonas de proa y popa del buque y alineados en Ia misma dirección que éste, el cual está a su vez en Ia misma dirección del viento;
- anclados de remolque y propulsores para lograr Ia orientación con Ia dirección del viento;
- Ia energía recogida por dichos aerogeneradores es trasladada a unas bombas de alta presión, bombas que alimentan unas unidades de osmosis inversa para Ia producción de agua desalada;
- un sistema automático de control a través de un conjunto de válvulas que regulan las entradas y salidas de agua de mar para conectar/desconectar las unidades de osmosis inversa;
- unos tanques de lastre para garantizar una estabilidad al buque;
- unos tanques de almacenamiento de agua potable o producto, agua que, por medio de una bomba es transportada a través de un tubo a Ia red de almacenamiento y distribución en tierra;
- unos filtros de bolsas;
- unos tanques de filtros de arena para el tratamiento previo del agua salada que asciende por un tubo telescópico; un tubo dispuesto en Ia parte inferior del buque, por el que desciende Ia salmuera, depositándose ésta a gran profundidad para su dispersión.
El sistema se caracteriza porque los aerogeneradores giran en sentido contrario para anular el par de fuerzas que se produciría si girasen en el mismo sentido e incidiendo en Ia estabilidad del barco. Estos aerogeneradores funcionan con una fuerza del viento baja. Es asimismo característico del sistema objeto de Ia invención el hecho de que las membranas de osmosis inversa puedan trabajar individualmente dependiendo de los diferentes niveles de presión que se obtengan en función de Ia velocidad del viento. Asimismo, de acuerdo con Ia invención, los aerogeneradores pueden ser accionados por energía eléctrica.
Conforme a Ia invención el buque está anclado a una boya flotante en torno a Ia cual se pueden producir giros de 360°.
Asimismo, es una característica de Ia invención el hecho de que el sistema pueda ser utilizado para Ia generación de energía eléctrica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
En los dibujos que se acompañan queda recogida una forma de realización preferida del sistema para Ia producción de agua desalada objeto de esta invención, debiéndose entender que en estos dibujos se representa una forma de realización preferida del sistema, pero en absoluto limitativa del mismo. Estos dibujos muestran:
- Ia figura 1 , una vista en corte lateral de un buque monocasco que incorpora el sistema para Ia producción de agua desalada objeto de Ia invención; y
- una vista en planta desde arriba del buque monocasco con el sistema para Ia producción de agua desalada objeto de esta invención.
DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se describirá una forma de realización preferida del sistema para Ia producción de agua desalada en buques, en particular buques monocasco, a partir de Ia energía eólica objeto de esta invención, debiéndose entender que Ia misma es meramente ilustrativa y en absoluto limitativa del alcance de Ia presente invención.
Con referencia a las figuras 1 y 2 de los dibujos que se acompañan, en ellas se muestra, en sección y en vista en planta desde arriba, respectivamente, un buque que incorpora el sistema objeto de Ia presente invención. Este buque dispone de dos aerogeneradores (12) o más, colocados en Ia zona de proa y en Ia zona de popa, que girarán en sentido contrario para anular el par de fuerza que se produciría si girasen en el mismo sentido, incidiendo en Ia estabilidad del barco (figura I).
El barco irá anclado a una boya flotante en torno a Ia cual pueden producirse giros de 360°. En este punto de anclaje, que es el punto fijo del sistema, estarán las conexiones del transporte de agua potable (13) producida para su conducción a las instalaciones en tierra y su posterior conducción a los tanques de almacenamiento
(figura 1 ).
Debido a este sistema, el barco estará en todo momento orientado en Ia dirección del viento, por Io cual los aerogeneradores tendrán el sistema de palas fijo y no necesitan el sistema de orientación en el rotor que se utiliza en los aerogeneradores tradicionales. Este es uno de los puntos de abaratamiento de costes, evitando peso en Ia parte superior del generador con instalaciones complementarias, que actuarían en contra de Ia estabilidad del barco; por esta misma razón se sitúa en el convertidor de energía en Ia parte más baja del mismo, (4) que además de ganar en estabilidad se mejora en el trabajo de mantenimiento.
Es evidente que existen muchas zonas costeras con un claro dominio de los regímenes de los sistemas de brisas que suponen un cambio de dirección del viento, según las horas del sol, a 180 grados. En estas zonas habrá que disponer de aerogeneradores de control electrónico de Ia dirección del viento, ya que seria imposible que el barco girase los 180 grados que impone Ia fluctuación diaria de Ia dirección del viento.
Por otro lado se ha de considerar aquellas zonas donde fluctúa Ia velocidad del viento en cotas considerables y para estos casos se puede disponer, convenientemente adaptados, los grupos diesel de producción eléctrica con el fin de suplir Ia potencia necesaria en los momentos de baja intensidad de los vientos en Ia zona afectada.
La ventaja más importante del barco-factoría que incorpora el sistema objeto de Ia invención es Ia de ser móvil, ya que se puede trasladar Ia instalación al lugar en Ia que se necesite Ia producción de agua. La toma de agua salada (1 ) estará en el fondo del barco que constará de una sencilla instalación. La evacuación de salmuera se realizará a través de un tubo que Ia conducirá hasta aguas suficientemente profundas, para que no contamine con Ia sal Ia entrada de agua salada de mar y tenga capacidad de dispersión de Ia salmuera sin llegar al fondo de mar y evitar Ia posible afección a Ia biodiversidad de Ia zona. Estas sencillas instalaciones evitarán Ia engorrosa y complicada red de tuberías que normalmente llevan este tipo de instalaciones, evitando los posibles efectos de impacto visual en las costas donde están las instalaciones.
Las hojas de giro del aerogenerador serán también fijas, ya que no estamos en un caso de producción de corriente, cuya producción dependería de Ia frecuencia de giros, sino de Ia utilización directa de Ia energía dinámica producida por el viento, por ello necesitamos un motor auxiliar para hacer girar el aerogenerador después de un período de ausencia de viento.
Debido a que Ia energía y por tanto Ia potencia que se obtiene del viento es variable, y dado que Ia presión efectiva sobre Ia membrana de osmosis inversa para vencer Ia presión osmótica ha de ser constante y que para el agua de mar es aproximadamente de 58 bar., el sistema incorpora un sistema automático de control, mediante un sistema de válvulas que regulan las entradas y salidas de agua de mar de las cajas de presión que añaden o quitan de funcionamiento las membranas de osmosis. De este modo se utiliza Ia superficie de membrana adecuada a Ia situación de potencia energética disponible en cada momento.

Claims

REIVINDICACIONES
1 .- Sistema para Ia producción de agua desalada en buques, en particular buques monocasco, a partir de Ia energía eólica, caracterizado porque consta:
- una serie de aerogeneradores (12), dispuestos en las zonas de proa y popa del buque y alineados en Ia misma dirección que éste, el cual está a su vez en Ia misma dirección del viento;
- anclados de remolque y propulsores para lograr Ia orientación con Ia dirección del viento;
- Ia energía recogida por dichos aerogeneradores (12) es trasladada a unas bombas de alta presión (4), bombas que alimentan unas unidades de osmosis inversa (5) para Ia producción de agua desalada (6, 7, 8);
- un sistema automático de control a través de un conjunto de válvulas que regulan las entradas y salidas de agua de mar para conectar/desconectar las unidades de osmosis inversa (5);
- unos tanques de lastre para garantizar una estabilidad al buque;
- unos tanques de almacenamiento de agua potable o producto (9), agua que, por medio de una bomba (10) es transportada a través de un tubo (13) a Ia red de almacenamiento y distribución en tierra;
- unos filtros (3) de bolsas; - unos tanques de filtros de arena (2) para el tratamiento previo dei agua salada que asciende por un tubo telescópico (1 ); un tubo (15) dispuesto en Ia parte inferior del buque, por el que desciende Ia salmuera, depositándose ésta a gran profundidad para su dispersión.
2.- Sistema según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque los aerogeneradores (12) giran en sentido contrario para anular el par de fuerzas que se produciría si giraran en el mismo sentido, aerogeneradores con un sistema de palas fijo.
3.- Sistema según Ia reivindicación 2, caracterizado porque los aerogeneradores (12) funcionan con una fuerza de viento baja.
4.- Sistema según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque las membranas de osmosis inversa (5) pueden trabajar individualmente.
5.- Sistema según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los aerogeneradores (12) pueden ser accionados por energía eléctrica.
6.- Sistema según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el buque está anclado (1 1 ) a una boya flotante, en torno a Ia cual se pueden producir giros de 360°.
7.- Sistema según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es capaz de generar energía eléctrica.
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