WO2012032201A1

WO2012032201A1 - Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua superficiales y subacuáticas

Info

Publication number: WO2012032201A1
Application number: PCT/ES2011/070530
Authority: WO
Inventors: Luis Antonio GÓMEZ ROMERO
Original assignee: Ideas, Proyectos E Innovaciones, S.L.
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2012-03-15
Also published as: ES2377790A1; ES2377790B1

Abstract

Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua superficiales y subacuáticas, que consiste fundamentalmente en un rodillo hidráulico y una oruga hidráulica, con diversas variantes y modelos. Los cuales reciben el empuje de las corrientes de agua, y dependiendo que sean superficiales o subacuáticas, con un sentido permanente o con flujo y reflujo, utilizaremos uno u otro de los sistemas que se describen. El agua presiona sobre las partes móviles de las mismas transmitiendo esa energía con carácter continuo a los generadores de corriente eléctrica que tienen instalados, con un gran rendimiento y una capacidad de producción solamente limitada por la resistencia mecánica.

Description

DISPOSITIVO PARA APROVECHAR LA ENERGÍA DE LAS CORRIENTES DE AGUA, SUPERFICIALES Y SUBACUÁTICAS

En estos momentos, por los que la economía mundial atraviesa, se necesita más que nunca de nuevas fuentes de energía limpia y el invento que voy a describir a lo largo de esta memoria, reúne todas estas cualidades y encima tiene una enorme capacidad de producción. M i i nvento se basa en LA O RU GA H I D RÁU L ICA, u n el emento fundamental para la producción de esa energía limpia y de forma masiva, sin entorpecer ni alterar el sistema hidráulico en el que se instale mi invento.

Este aprovechamiento, evitará que se viertan a la atmósfera miles de toneladas de CO2 y que se deteriore el paisaje por todos los contaminantes energéticos a los que estamos acostumbrados.

Todos hemos visto correr el agua en cantidades inmensas a través de los ríos o rías y muchos hemos pensado en la cantidad de energ ía que representa esa masa ingente sin que se pueda aprovechar. Y hay personas como yo, que vamos mucho más allá de la mera observación y dando vueltas a la idea de aprovechar esa energía que se pierde, me viene una idea efectiva para un aprovechamiento correcto y sencillo, que es precisamente el invento que voy a describir seguidamente.

Para este invento, he tenido en cuenta el Principio de Bernouilli, sobre el comportamiento de los fluidos en movimiento a lo largo de una corriente, en el describe que la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido, a pesar de no considerar a las corrientes que tratamos, como fluidos perfectos. En principio pensaba poner en medio de sea corriente una rueda o rodillo de palas o paletas, pero el aprovechamiento de un rodillo de paletas por l o ancho que sea, será poco, Fig .-1 (1 ), dada esa inmensidad de agua, podemos poner más de un rodillo de paletas a una distancia prudencial para que no produzcan interferencias, Fig.-1 (2), se aprovecha más energía pero no la suficiente para ese caudal de agua, y entonces pienso que podría poner una serie de rodillos de paletas o para ser más efectivos les conectaría entre sí, como si fuese la oruga de un tractor, Fig.-1 (3) , pero en este caso con varias particularidades, al ser varias ruedas o rodillos unidos, no serían necesarios los del medio, con los dos de los extremos bastaría y entonces formaríamos una Oruga Hidráulica, es decir, como las orugas de los tractores, pero con algunas variaciones. Fig. 1 (4).

COMO ES Y COMO FUNCIONA

Yo voy a describir unos sistemas de aprovechamiento de la energ ía producida por el agua en movimiento, ya sea en la superficie, como por debajo de esta, no pudiendo detallar un sistema concreto, puesto que para cada aprovechamiento, se necesitará un sistema concreto y preciso de acuerdo con el caudal que se vaya a aprovechar. Todos los datos que aportaré, serán genéricos para cualquier sistema, pues estos variaran cuando se ajusten a una realidad concreta.

Como ya indiqué con anterioridad, si juntamos una serie de rodillos hidráulicos y les unimos por una cadena como las orugas de un tractor ya no necesitamos los Rodillos intermedios y nos quedaríamos con dos, los de los extremos y si les unimos con una correa cerrada como la oruga de un tractor, que estaría compuesta por una serie de paneles o eslabones con una anchura muy grande. Para soportar esta cadena de eslabones necesitaremos un bastidor Fig. 3, 4, 5, y 6 (10) de la longitud y anchura que precisemos, y de altura, la que pidan las dos ruedas Fig.-3, 4, y 5 (3-4) que están situadas en los dos extremos y que luego explicaré. A este conjunto de paneles o eslabones, con sus ruedas en los extremos y que seguidamente describiré todas sus partes, lo denominaré ORUGA HIDRÁULICA u ORUGA. En la descripción que haré detonas las partes integrantes de esta oruga hidráulica, las daré el mismo número en todos los dibujos que vienen en cada figura, evitando así cualquier posible error en los mismos.

En primer lugar, las dos ruedas o rodillos de los extremos, estarán cada una de ellas compuestas por un eje (1 ó 2), que en sus extremos tendrán dos discos (3 y 4), pero en vez de ser estos circulares, serán de forma poligonal, es decir, triangular, cuadrangular, pentagonal o de más lados y teniendo en cada vértice, una horquilla, Fig .4 (3) . Esta forma geométrica, es por que van a arrastrar los paneles o eslabones de la oruga, debiendo de ser cada lado de estos, de la mismas dimensiones que los paneles o eslabones, es decir, la medida entre centros de dos horquillas que hemos situado en los vértices, la medida entre los centros de estas horquillas será la misma que hay entre los ejes de las bisagras de estos paneles o eslabones. A estas ruedas de forma geométrica, las llamaré rodillos o piñones.

Bueno, ya tenemos los piñones, ahora describiré los paneles o eslabones (5), que serán arrastrados por estos. Estos paneles o eslabones de la anchura que sea precisa están unidos entre si, a todo lo largo en sus lados, por unas bisagras (9) articuladas sobre un eje (8), el que tendrá en sus dos extremos unas ruedecillas (1 1 ) que irán encajadas en unas guías (7) de las que luego hablaré. Estos paneles o eslabones, llevan acoplados a ellas otro panel en sentido vertical y longitudinalmente, que denomino, palas o paletas (6) y que precisamente son las que van a soportar el empuje del agua. Estas palas o paletas, podrán estar acopladas perpendicularmente o no, ser planas o curvas, con o sin contrafuertes, estar articuladas o no, dependiendo en cada caso de las circunstancias particulares del aprovechamiento hidráulico que se haga. Como decía antes, las ruedecillas instaladas en los extremos de los ejes sobre los que se articulan los paneles o eslabones de esta cadena, ruedan dentro de unas guías, que están acopladas perimetralmente en el bastidor y en ambos lados del mismo, Figs. 3, 4, 6 y 7 (7) quedando de esta manera ya formada la Oruga Hidráulica y lista para recibir el empuje del agua y transmitir a través de sus ejes toda la energía al alternador correspondiente, Fig.-7 (G)

Pero esta Oruga H idrául ica que estoy describiendo, puede tener bastantes aplicaciones, dependiendo del aprovechamiento que se haga y tal como la he descrito, está preparada para hacer el aprovechamiento de las corrientes superficiales y por lo tanto, solamente entrarán en contacto con el agua las paneles que discurren por la parte inferior, como vemos en la Fig. 7, por lo que será instalada a tal fin o bien con soportes d irectos a tierra o mediante flotadores etc. como se ve en esta sección de la Oruga Hidráulica que he dibujado.

En una palabra el funcionamiento de la Oruga Hidráulica, para corrientes superficiales se produce colocando el sistema como antes decía, con los paneles inferiores introducidos en el agua, para que reciban el empuje de esta en todos ellos y la pondrán en movimiento transmitiendo a través de uno de sus ejes, toda esa fuerza a o los generadores que se hayan instalado. Pero, hablamos de una corriente que tenga un solo sentido, pero si la tenemos de doble sentido, como son los flujos y reflujos de las rías, no hay problema de ninguna clase, para la Oruga Hidráulica que he descrito en las figs. 2, 3, y 6, al tener las palas o paletas rígidas y con aprovechamiento superficial, recibirían el nuevo empuje en sentido contrario, sin ningún problema, y sin afectar en nada al alternador correspondiente, puesto que en este supuesto, se acoplaría un inversor de giro y las revoluciones del alternador no cambiará su sentido. Ahora voy a describir las d iversas modalidades que tengo para el aprovechamiento de las corrientes subacuáticas partiendo siempre de la Oruga Hidráulica, la cual cuando la introducimos totalmente en el agua, puede tener diversos comportamientos en función de que aprovechemos una corriente que tenga o no flujo y reflujo, debiéndose utilizar según los casos, unas palas o paletas rígidas y rectas, rígidas y curvas y en cualquiera de estos casos, que sean plegables o no. En la Fig.-8 dibujo un modelo, para corrientes en un solo sentido, el cual está compuesto por dos Orugas H idráulicas una encima de la otra pero invertidas entre si, de forma que en el centro las palas o paletas lleven el mismo sentido. Estas, van dentro de una carcasa o carena protectora (13) con un espacio para el retorno de las palas o paletas (12) que esta situado entre las dos embocaduras que tienen la función de acelerar la corriente de agua de acuerdo con el efecto Venturi recibiendo las palas o paletas (6) toda la fuerza del líquido elemento. Tal como he dibujado este sistema, las palas o paletas en su retorno, las plegamos, para que ofrezcan menos resistencia al agua, pese a que en este retroceso lo hace través del espacio antes indicado (12) que las aisla de la corriente. Con las palas o paletas plegadas, y a pesar de que van dentro de esta cavidad protectora ofrecerán la menor resistencia al agua y cuando llegue en su recorrido el momento de desplegarse, sistemas hay y muy sencillos para que estas las pongan en la posición de trabajo no considerando que sea necesario que describa ninguno. Este sistema, tiene una ventaja, que si llenamos de aire, las cavidades (12 y 12c) se la podría reflotar para posibles reparaciones o revisiones.

Dibujo seguidamente otros modelos, el primero de ellos, Fig.-9 son dos Orugas Hidráulicas, puede ser una sola o mas de dos, como la descrita para corrientes superficiales, a las que he añadido una carena o carcasa, de protección con embocadura a los dos lados para forzar la corriente, y en este caso sirve para corrientes en ambos sentidos, pues las palas o paletas son rectas, rígidas y con contrafuertes, para resistir los empujes, venga el agua de donde venga, funcionará en un sentido u en otro, Este sistema tiene particularidad fundamental y es que el espacio de la carcasa carcasa, por donde discurren las palas o paletas en su retroceso, es una cámara (12) que está llena de aire evitando así la resistencia del agua, por lo que solo está en contacto con ella, la parte inferior. Yo he representado dos Orugas una encima de otra, pero como decía antes se podría instalar una sola o también más de dos.

Describo seguidamente, otro sistema, Fig.-10, es una Oruga Hidráulica sin protección alguna expuesta directamente a la corriente de agua que las aprovecharía en ambos sentidos, por lo que las palas o paletas serán curvas, de manera, que cuando el agua viene de un lado incidirá sobre las partes cóncavas de esta, que pondrá en movimiento la Oruga y en el retroceso, la parte convexa hará resbalar el agua por ellas ofreciendo muy poca resistencia. Si la corriente cambia, pues sucederá lo mismo, salvo que la parte cóncava con la que chocará el agua, es en la parte superior, en vez de la inferior. Por esto este sistema, tiene la ventaja de que venga de donde venga la corriente de agua, no habrá inversión del movimiento de la oruga, siempre lo hará en el mismo sentido. Este sistema está directamente anclado al fondo mediante un soporte o bancada (16), también vemos las palas o paletas (6) y un generador de corriente eléctrica (G)

Ahora tenemos esta misma oruga descrita anteriormente, Fig.-1 1 A y B, a la que hemos acoplado una carcasa o carena de protección, que fuerza y encauza la corriente de agua en sus embocaduras mediante unos paneles (15) situados en los dos extremos y que se articulan de arriba para abajo y viceversa, en función de donde venga la corriente de agua y permita por lo tanto, que esta incida por las partes cóncavas en este rodillo de paletas, ya sea por la parte superior o inferior.

Las Figs.-12 y 13, describen los dos sentidos de la corriente, son dos orugas de palas o paletas curvas, situadas una encima de la otra, pero en sentido inverso, de manera que las palas o paletas que van en el centro tienen que llevar el mismo sentido. Este tiene la particularidad, de que la carcasa que las contiene en sus embocaduras, al igual que en la Fig .1 1 unos paneles articu lados (1 5) oscilarán de arriba a bajo y viceversa , acelerando y encauzando la corriente de agua o bien por el centro o por arriba y abajo dependiendo del sentido de esta, para que incida por la parte cóncava de las palas o paletas y resbale por la parte convexa, como ya he ind icado anteriormente.

Que por supuesto en todos los sistemas que he descrito anteriormente, y a través de los ejes de las Orugas H idrául icas se transmitirá la fuerza aprovechada de las corrientes a un generador de corriente Eléctrica.

Un punto fundamental, es que las Orugas Hidráulicas que trabajen por debajo de la superficie del agua, todas las partes móviles, deben de estar construidas con los materiales que sean, pero que han de tener la misma densidad que el agua, pues de esta manera, evitaremos que el peso que estas pa rtes móvi l es tend ría n , p rovocasen u n a res isten cia m ecá n ica a l funcionamiento del sistema.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Primeramente, como ya dije antes, todas las partes que componen la Oruga Hidráulica, en los dibujos tienen la misma numeración.

Fig.-1 , pongo los ejemplos iniciales de una o varios rodillos de paletas, para un hipotético aprovechamiento de la fuerza del agua.

Fig.-2, represento un tipo de panel fijo (5), con una pala o paleta vertical (6), con refuerzos (6r) y se dibuja un tipo de bisagra (9) y las ruedecillas que lleva en sus extremos (1 1 ).

Fig . 3, ten iendo ya la idea central sobre el sistema , vemos una perspectiva de esta Oruga Hidráulica, con todas las partes fundamentales de las que destacaremos, que toda la cadena de paneles o eslabones, discurre entre dos rodillos (3 y 4) con el movimiento en sentido (c), por ejemplo, que uno de los ejes o los dos (1 y 2) transmite la fuerza del movimiento del agua al alternador correspondiente. Toda la cadena de paneles o eslabones (5) con sus correspondientes palas o paletas (6), discurren por unas guías (7) en las que estos paneles van encajados. Las dimensiones de esta Oruga Hidráulica como todas las que describa, están solamente limitadas por los sistemas mecánicos que forman sus componentes.

Fig.-4 Despiezamos mejor este sistema y tenemos las ruedas (1 1 ) que discurren por la gu ía (7) y que van acopladas al eje de la bisagra (9) que articula los paneles (5) al que tenemos acoplado una pala o paleta, en este caso rígida, recta y perpendicular (6). Vemos también el eje (1 ) transmisor de la energía al alternador, con su rodillo o piñón (3), que es el que arrastra a todos los paneles, en la ampliación, tenemos la horquilla (3a) que encajará al eje del rodillo (1 1 ), este piñón (3) tiene cuatro lados o más , siendo el que transmite el movimiento al eje (1 ). En la Fig.-5, vemos de planta y perfil del sistema, con paneles rígidos y con contrafuerte, con sus rodillos de arrastre (3 y 4), que van montados en el bastidor (10).

La Fig.-6, representa una perspectiva del sistema con paneles abatibles que llevan incorporados contrafuertes en la parte opuesta a la del empuje, para dar más consistencia a las palas o paletas. Vemos que al girar en la zona del tambor, se van desplegando para mostrar toda la superficie de la paleta a la corriente de agua. La Fig.-7 representa un corte del sistema sobre una corriente de agua, viendo que unos soportes (S) sujetan al conjunto de la Oruga Hidráulica, de manera que solamente entra en contacto con el agua (1 4) los paneles inferiores (6) que son los que van a mover todo el conjunto. Vemos los paneles superiores (6) en posición vertical y llevan unos contrafuertes (R) que se deslizan mediante unas ruedas (1 1 ) situadas en el eje (8) del las bisagras (9) y que discurren a través la guía (7), a su vez, el eje de estas ruedas, es enganchado por la horquilla (3a) que tiene los piñones (3), girando todo ello con el eje (1 ) que es soportado por el bastidor (1 0), siendo este eje el que transmite la fuerza al alternador (G)

A partir de la Fig .-8, vamos a representar una serie de sistemas para hacer el aprovechamiento de las CORRIENTES SUBACUÁTICAS, a cualquier profundidad, puesto que he diseñado un sistema que se puede anclar al fondo e incluso en un momento determinado podemos reflotar todo y sacarlo a la superficie para posibles revisiones o reparaciones. La Fig .-,8 es un sistema para el aprovechamiento de las corrientes subacuáticas, viendo un conjunto formado por una carcasa o carena (13) que tiene dos embocaduras en forma de embudo (entrada y salida) para forzar la corriente de agua, acuerdo con el Efecto Venturi, a través del doble juego de paletas que hemos puesto (6) que son las que recibirán directamente el impulso de la corriente.

Aquí tenemos dos orugas hidráulicas pero invertidas entre si. Tenemos los dos ejes (1 y 2) sobre los que gira el sistema, con los piñones (3 y 4), anclados en el bastidor (10) sobre el que gira la cadena de paneles con sus palas o paletas (6) las que llevan un refuerzo (6r) discurriendo en su retorno por una cámara abierta para su protección (12) y tenemos unas recámaras (12c).

En la Fig.-9, tenemos una novedad importantísima, tenemos una oruga hidráulica de palas rígidas, que el retroceso discurre por la cámara (12) que esta llena de aire. Representamos dos orugas protegidas por la carcasa o carena.

En la Fig.-10, En este dibujo vemos una oruga hidráulica con las palas o paletas curvas sin protección alguna. El conjunto de la oruga hidráulica, esta sobre una bancada (1 6) con varios puntos de sujeción, d istinguiendo el generador (G) y las palas o paletas (6).

En la Fig .-1 1 , Es el mismo que el anterior, pero con una carcasa de protección y para encauzar el agua por la parte superior o inferior, mediante unos paneles (15), Vemos en los dos dibujos con flujo y reflujo (A) y (B) del agua.

En la Fig.-12 y 13 Este sistema, es el mismo que el de la Fig.-1 1 descrito anteriormente, pero doble, viendo unos paneles móviles (15) para desviar la corriente, según el sentido que tenga, por el centro o por arriba y abajo.

En la Fig.-14 en (A) y (B) dibujo una serie de orugas hidráulicas de dos tipos distintos, situadas una encima de las otras y contiguas, formándose un muro energético.

Claims

Reivindicaciones

1 ^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua superficiales y subacuáticas, caracterizado por que consiste en una oruga hidráulica, que tiene una serie de paneles o eslabones unidos unos a otros por sus laterales mediante unas bisagras acopladas a los mismos y en el eje de estas y en sus extremos tienen acoplada unas ruedas para poderse deslizar, convirtiéndola en una cadena cerrada. Estos paneles o eslabones tienen acoplado en sentido vertical y perpendicular a ellos y a lo largo unas palas o paletas, que pueden ser fijas, rectas y perpendiculares, inclinadas, o curvas o se pueden ser plegables. Toda esta cadena, discurre sobre las guías de un bastidor que sirve de sostén y el cual contiene en los dos extremos unos ejes con unas ruedas o piñones para mover la oruga hidráulica, los cuales en vez de ser circulares, tendrán forma poligonal con tres, cuatro o más lados, teniendo estos, en cada vértice una horquilla para engancharse en los ejes de las bisagras de la cadena entre las ruedecillas y los paneles o eslabones. El dispositivo comprende además un alternador acoplado a uno de sus ejes. Estas orugas hidráulicas pueden estar en la superficie o sumergida y moverse en corrientes de un solo sentido o con flujo y reflujo.

2^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de aguas subacuáticas, caracterizado por que consiste en dos orugas hidráulicas, según la reivindicación 1 ^a, una encima de la otra y con el mismo sentido de giro en la parte central, pudiéndose plegar las palas o paletas, disponiendo además de una carcasa o carena que se puede anclar al fondo, que sirve de protección y para forzar el agua según el efecto Venturi. Dispone a demás de unas cámaras que se pueden llenar de aire para reflotar el sistema.

3^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de aguas subacuáticas caracterizado por que consiste en una sola oruga hidráulica, como la descrita en la reivindicación 1 ^a, alojada dentro de una carcasa anclada al fondo, comprendiendo esta una cámara por donde discurren los paneles o eslabones con sus palas o paletas, con la particularidad que esta cámara la tenemos llena de aire para evitar resistencias. Este dispositivo admite el flujo y reflujo de las corrientes de agua.

4^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua subacuáticas, caracterizado por que consiste en una oruga hidráulica según la reivindicación primera, caracterizada por tener las palas o paletas curvas, sin ninguna carcasa o carena de protección y anclada directamente al fondo. Aprovechará la fuerza de la corriente de agua, al incidir por la parte cóncava de las palas o paletas y la parte convexa de estás, hará que el agua resbale sobre ellas con la mínima resistencia. Caracterizándose por poder recibir la corriente de agua del sentido que sea, sin variar el sentido de giro de la oruga hidráulica.

5^a.- Dispositivo para aprovechar la energ ía de las corrientes de agua subacuáticas, según reivindicación cuatro, caracterizada por que la oruga hidráulica incluye una carcasa o carena protectora y con unos paneles para encauzar la corriente de agua.

6^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua subacuáticas, segú n la reivind icación primera pero en partida doble, caracterizado por que consiste en dos orugas hidráulicas de paletas curvas, fijas o plegables, uno encima del otro y en sentido inverso, con la particularidad de las palas o paletas del centro giran en el mismo sentido, estando protegidos por u na carcasa o caren a y d ispon iendo d e doble j uego de panel es direccionales en las embocaduras, para distribuir la corriente de agua por el centro o por arriba y abajo, según el sentido que lleve esta.

7^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua subacuáticas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que consiste en hacer una barrera con orugas hidrául icas de diversos tipos descritas anteriormente, dispuestas unas encima otras y contiguas formando un muro energético, para aprovechar cualquier corriente submarina. 8^a.- Dispositivo para aprovechar la energía de las corrientes de agua subacuáticas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que consiste en que cada uno de los sistemas descritos anteriormente, tienen acoplados todos ellos uno o varios generadores de corriente eléctrica.

9^a.- Dispositivo para aprovechar la energ ía de las corrientes de agua subacuáticas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que consiste que en todos los sistemas descritos que trabajen dentro del agua, todas sus partes tengan la misma densidad de esta.