WO2013029195A1 - Sistema de generacion de energia electrica undimotriz - Google Patents

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    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to an energy generating system from wave energy, solves and satisfies the world energy demand with clean and renewable energy (fig. 2).
  • Its field of application is the capture of the kinetic energy of the waves of translation at the coastal edge;
  • the second field of application is the use of compressed air, due to the elastic properties of the air, as a means of storing energy, allowing the power to be amplified by concentrating it and making the generation of oceanographic conditions independent by rescuing a constant and controlled flow.
  • Non-Conventional Renewable Energy are emerging as a clean, safe and efficient alternative, although the costs are not yet competitive given the low presence, some examples from the Netherlands with 2MW plants, Portugal with 400 Kw plants, United Kingdom with 500Kw, Denmark with 4MW, even the existing mechanisms are insufficient, however, the use of own, water, wind or geothermal sources, for the generation of electricity, is being positioned internationally as a sustainable option, and in the medium long term.
  • There are several methods of exploitation of wave and tidal power but a standardization is still not achieved by not finding an efficient and profitable method.
  • Chile has a coastline of more than 4200 KM with favorable conditions for the extraction of wave energy in Fig. Shows the KW per linear meter of coastline according to global estimates of Topex Poseidon joint project of NASA and CNES.
  • US Patent 2002/0155767 Al CIP B63B 22/00, method of generating electricity by moving buoy.
  • US005027000 CIP patent F03B13 / 24, method and system for electricity generation using marine waves.
  • US006109863A CIP Patent F03B 15/06, submersible system for power generation and associated methods.
  • US006756695B2 CIP patent F03 13/10, Method and system for converting wave energy using float or buoy.
  • US007554215B1 CIP Patent F03B 13/10 F03B 13/12, Generator and method for electric generator from sub-surface currents
  • Pneumatic motors develop more power in relation to their size than most other types of engines and are not damaged even when they are blocked by overloads no matter how long they are blocked.
  • the load drops to its normal value, the engine runs correctly again; the start, stop and change of direction of rotation are instantaneous; Speed control is infinitely variable, simply with a valve mounted to the motor inlet, varying the working pressure.
  • Pneumatic piston engines have 4 to 6 cylinders. The power is developed under the influence of the pressure enclosed in each cylinder, they work at lower revolutions than the vane motors; they have a high starting torque and good speed control; they are used for low speed jobs with large loads; they can have pistons placed axially or radially; Below are attached patents of radial internal combustion engines that are susceptible to pneumatic adaptation.
  • the present invention uses waves in breakers in the hangover (Fig. 4a, 4b, 4c), translation waves 86 of the Collapsing or Collapse, Plunging or Scroll type; when a wave of oscillation approaches a coast where the sea is shallow, its lower portion encounters resistance at the bottom, while the ridge is driven forward with great speed, producing a reduction in the wavelength and an increase in its height causing a horizontal displacement 87, the top of the wave not being able to complete the wave is collapsing and breaks on the coast this gives rise to the breakers that move towards the coast beach as a block or wall of water 86 DESCRIPTION DRAWINGS
  • FIG 1 Flowchart of the model of the electric power generating system from wave energy
  • FIG the Drawing indicates the kilowatts per linear meter, image developed by T W Thorpe, FIG 2 Power generating plant located on the coastal edge
  • FIG 3 General view of the wave 170 capture platform system and seabed anchor structure
  • FIG 4 Side view of the wave capture platform system and seabed anchor structure, indicating location according to sea level and adaptation of the slope of the coast
  • FIG 4a Diagram of the movement of the capture of the wave by the pendulum buoy
  • FIG 4b Concave rectangular impact vane and floats L
  • FIG 4c Concave rectangular impact vane and linear floats
  • FIG 5 OLAS 10 system detail view
  • FIG 6a Isometric view of sled carriage 180
  • FIG 6b Inferior view of sled carriage 180
  • FIG 6c Section view b-b 'of sled carriage 180
  • FIG 6d View of sled carriage 180 mounted on the "H" 128 profile rail
  • FIG 7 Isometric view with pressurized box cut
  • FIG 8 Front isometric view AIR 20 system
  • FIG 9 Rear isometric view AIR 20 system
  • FIG 10 Isometric view of the variable load inertia wheel 240
  • FIG 11 Partial isometric view and detail AIR 20 system
  • FIG 12 Isometric detail view of gearboxes
  • FIG 13 Lateral view of large volume hyperbaric storage 30
  • FIG 14 Isometric view MOTOR-GENERATOR system 40
  • FIG 15 Isometric detail view of the pneumatic motor 410
  • FIG 16 Side view of the pneumatic motor 410
  • FIG 17 View section A-A 'of the pneumatic motor
  • the invention improves and / or solves three aspects for the efficiency in the generation of electric energy from wave energy, these aspects are: Continuity, Energy storage and power amplification.
  • the storage of pneumatic energy mitigates the oceanographic and climatic variations that affect the behavior of the waves and can also amplify or concentrate the power for a greater generation of energy
  • the invention is an electrical energy generating system (Fig. 1) from wave energy, it is composed of successive energy conversion, it starts with the OLAS 10 system (Fig. 3) capturing kinetic energy of the wave that is transformed into hydraulic energy by submersible water pumps 140, is driven to the surface by flexible steel pipes 121, the hydraulic force drives the second AIR system 20 composed of a Pelton 220 turbine and air compressors 260, the compressed air is transformed into pneumatic energy and is driven by pneumatic pipes of steel 90, towards the storage tanks that are hyperbaric pond 30 of large volume, the pneumatic energy 3 is conducted by pneumatic pipes of steel 90 to the third Moto-Generator system 40, composed of the pneumatic motors 401 and the Generators 440, a restriction valve 430 allows to regulate the workflow and power to maintain a constant speed of the motors neu 401.
  • the pneumatic motors transfer their mechanical energy by means of a gearbox 420 to the generators 440, the energy of the generators 440 is transmitted to the powerhouse 50.
  • Waves System 10 (Fig. 3), consists of two element assemblies, anchor-bottom structure 110 and wave capture platform 170, are joined by a carriage-trimer 180 with wheels and brake for free movement between the two components.
  • the anchoring platform 110 is made up of two structural "H" steel beams 112 joined by crossed steel beams 113 distributed in an equidistant manner to maintain the rigid structure, the anchoring platform was incorporated on both sides of the structure 110 a series of steel brackets 114 of variable angle for the bottom support 111 of variable height that allows to adapt to the irregularities of the bottom and the slope of the beach (fig. 4).
  • On both sides of the upper face of the beam structure "H" 112 (fig.
  • the wave catcher (fig. 5), is composed of solid platform 170, which supports the structure of the profiles 175, which in turn supports the hubs 173 of the buoy shaft 171 where the pendulum buoy 150, the pendulum buoy 150 is torqued it has two ends, (Fig. 4) it has a semi-cogwheel 151., (fig. 5), which drives the external gear 133 of the pressurized flywheel housing 130, at the opposite end (Fig. 4, 4a, 4b, 4c), the buoy 157 hollow elliptical cylinder body steel structure, its elliptical side face is projected horizontally above the four meters. wide, Buoy alternative (Fig. 5), is composed of solid platform 170, which supports the structure of the profiles 175, which in turn supports the hubs 173 of the buoy shaft 171 where the pendulum buoy 150, the pendulum buoy 150 is torqued it has two ends, (Fig. 4) it has a semi-cogwheel 151., (fig. 5), which drives the external gear 133 of the pressurized fly
  • the pressurized flywheel housing 130 (Fig. 7) is transmitted inwardly to an internal gear 136 by a shaft having two unidirectional bearings 135, ratchet type, which rotates with the mechanical force of the external gear 133 one way, the sense wave direction 87 (fig. 4a) and then the pendulum buoy 150 by the weight returns free to its normal position waiting for the next wave, by the torque on axis 171.
  • the internal gear 136 (fig. 7) moves the flywheel 131 through a row of gear teeth 137 disposed on the inside face of the flywheel 131.
  • Shaft of the flywheel 138 (fig.5) emerges outside the pressurized housing 130, with a pulley 132, to transmit the mechanical force to the submersible water pump 140 through a transmission belt 143
  • a particle filter 160 is connected, at the outlet of the submersible water pump 140 the water 145 is expelled to the square "Y" shaped steel pipe 141.
  • the pipe " And "141 has two inputs one for each submersible pump 140a, 140b and a single outlet 129 towards distributor 123.
  • the outlet distributor 123 has an inlet and multiple outlets 126 towards the flexible pipe 121, which distributes the flow rate of the submersible water pumps 140 towards the surface through flexible pipe 121.
  • the flexible pipe 121 (fig. 3), are five lines of parallel steel tubes in a square "C" shape, which at its ends has an elbow with quick coupling that allows the flexible pipe 121 to be freely rotated, for each intercalated joint it is fixed with a clamp 125 to a rectangular profile with two sled carriage 180 one at each end, the sled carriage 180 freewheels on the profile "H", allowing to adapt to the variation in distance between the platform 170 and the emerging exit 122 ,
  • the emerging outlet 122 is composed of multiple inlets one for each flexible pipe 121, concentrates the flow to a single outlet to steel pipe 172 and to a steel matrix 70 that splices to the AIR 20 system that feeds the Pelton turbine.
  • the sled carriage 180 (fig. 6a) consists of a single piece of steel, with cuts on the upper deck for location of brakes 184 and fixing bolts, has four welded parts one at each end in the form of "J" 190 , the lower flange 190 keeps the carriage circulating in the structure profile "H” 128, prevents its exit and maintains free longitudinal movement in the direction of the profile "H” 128, to reduce the friction in the displacement two rows of three were incorporated 186 wheels in lines, which roll on the upper face of the structural profile "H” 128, on the lower side of the flange it has a smaller wheel 185, runs on the opposite side of the upper face of the structural profile "H” 128 .
  • the sled carriage brake 184 is composed of three elements, the anchor flange 183, ellipsoid 187 and retractable spring 188, the anchor flange 183 is torqued at its top by a rod 181, has a pendular motion (fig.6c ), the tab 183 is inserted in the "127" of the structural profile "H” 128 locking the structure.
  • Retractable spring 188 keeps the anchoring tabs closed, the brake is unlocked by rotating ellipsoid 187 (fig. 6b) that pushes the flanges 183 outwards leaving free the sled carriage 180.
  • the AIR 20 system (fig. 8) is composed of an inlet of the steel matrix 70, distributes the hydraulic flow through a semi-arc steel pipe 232, on the side multiple outlets 231 emerge, which transfer the flow to the injectors that move the vanes 222 of the Pelton 220 turbine, the outflow of water is returned to the sea by the outlet pipe 210.
  • the shaft rotation 223 (fig. 10) of the Pelton 220 turbine moves a flywheel 240, flywheel 240, has a steel ball 244 in rays 246, the steel ball 224 has a bushing that allows it to move from the center to the edge of the inertia wheel 240 by centrifugal force, the ball is moved towards the center by connecting rod 247, the connecting rod is fixed to a support 248, the support 248 is fixed to a bushing 245 on the axis 241 of the flywheel 240, the bushing 245 is pushed by a spring 243 outwards, the purpose of the mechanisms is to reduce the inertia in the rotation heading improving the acceleration, and increasing the weight at the ends allows maintaining the turn.
  • the axis of the flywheel 241 has a pulley 242 (fig. 11) at its end, the pulley 242 transmits the rotation by a transmission belt 252 towards the crankshaft 251 or transmission shaft, is connected to the first gearbox 270 ,
  • the gearbox 270 (fig. 12) has a front outlet 272 that moves the air compressor shaft 257 and has an internal drive shaft with male terminals 256 and female 255 one on each side of the gearbox, the drive shaft 251 with a female hexagonal head 253, is connected to the shaft 256 output of the box, in addition the transmission shaft 251 has a male hexagonal tip 254, is connected to the female hexagonal input shaft 255 of the box the transmission shaft 270.
  • the gearbox has an intoxicating lever 271, allows compressed air compressor 260 to enter and exit, depending on the hydraulic flow of the OLAS 10 system.
  • the outlet (fig. 11) of the high-pressure air compressors 260 is connected to the pneumatic steel pipes 90, at each outlet of the AIR 20 system a safety valve 280 and reflux was incorporated.
  • the pneumatic steel pipes 90 (fig. 13) are connected to the inlet 305 of the storage in the hyperbaric ponds 301 of large volume, the workflow is evacuated through the outlet 306, the air is distributed to the hyperbaric pond 301 through of pneumatic steel pipe 90, this pipe distributes (fig. 14) the work flow to each motor-generator 40, is connected to a check valve 430 for each pneumatic motor 410 and controls the flow, power and speed of the motor pneumatic 410.
  • a distributor 431 was installed, which has a single inlet and multiple outlets, its function conducts compressed air 417 (fig. 15) individually to the pistons by means of steel pipe 432 .
  • MOTOR-GENERATOR 40 (fig. 14), consists of three groups of systems, the compressed air motor 410, gearbox 420 and the electric magnet generator 440.
  • the compressed air motor 410 is a conventional radial motor of internal combustion of four times, modified to operate with compressed air (fig. 16b), the modifications are the reduction of cycle from four to two times, a filling time and the second emptying, for them the lift discs were modified, which opens and closes the valves 412 by the rockers 415, the two original exhaust valves, an inlet valve 412b and another outlet valve 412a are intended, the diameters of the inlet 416 and outlet 413 ducts were expanded. work 417 (fig. 15 and fig.
  • the present invention uses in the waves in breakers, hangover Fig. 4a, for its deformation and inclination of the waves of waves, which causes a collapse of its upper part when the wave cannot be completed as a consequence it travels horizontally, waves translation 86, Like a block of water, the difference of the deep waves is that they have a circular oscillation, obtaining only vertical movements.
  • a secondary application is to use this same method in small-step plants using potential hydraulic force energy, to generate pneumatic energy allowing to generate greater power of electrical energy.
  • the OLA 10 system (fig. 2) is submerged and anchored to the seabed 84, the sled carriage 180 allows the displacement of the platform 170, to adjust to the variation of the tides, because the buoy 157 must be partially submerged so that the water mass 86 hits the buoy 157, the blow rotates the pendulum buoy 150 that torque on the axis 171, by the difference in length between the half wheel 151 and the buoy 157 from axis 171, multiplies the pulse.
  • the pendulum buoy has a normal vertical rest position, due to the weight of the semi gearwheel 151 and the buoyancy of the buoy 151, the maximum trajectory arc is given from "PA” 155 to "PB" 154, in fig. 4a shows the typical path 152.
  • the OLA 10 system pumps water, its flow is transported to the surface by the flexible pipe 121 and by the matrix towards the Pelton turbine of the AIR 20 system, the turbine shaft transmits its mechanical force to the gearboxes and in turn to the axes 273 of the high-pressure air compressors 270, the compressed air is stored in the hyperbatic tanks 301 of large capacity, it is important that they be of large dimensions to prolong the operation of the pneumatic motors 410, to take advantage of the elastic property of the air , the compressed air is released controlled by a check valve 430 that controls the flow 417 (fig. 15) and the air flow is directly proportional to the speed and power of the pneumatic motor 410.
  • the power of the pneumatic motors 410 rotates the 440 electric generators, generating electric power.

Abstract

Sistema generador de energía eléctrica Undimotriz, boya-pendular capta la energía de la ola y traspasa el movimiento unidireccionalmente a un volante de inercia dentro de una caja presurizada, el eje del volante trasmite la energía a una bomba hidraulica, el flujo hidráulico emerge por tuberías flexible, hacia una turbina Pelton, el eje de la turbina mueve un volante de inercia con peso variable, que trasmite su movimiento a un eje de trasmisión al cual se empalman en serie múltiples cajas reductoras, por cada caja se empalma un compresor de aire de alta presión, los compresores emplazados en paralelo se empalman a una matriz de acero, que se empalma un estanque hiperbárico de gran volumen para acumular energía neumática, por cada, motor neumático posee una válvula de restricción para el control de velocidad y potencia, la fuerza mecánica del motor neumático es traspasado a los generadores eléctrico.

Description

SISTEMA DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA UNDIMOTRIZ
La presente invención se refiere a un sistema generador de energía a partir de la energía undimotriz, soluciona y satisface la demanda mundial de energía con energías limpias y renovables (fig.2) su campo de aplicación es la captación de la energía cinética de las olas de traslación en el borde costero; el segundo campo de aplicación es utiliza el aire comprimido, por las propiedades elástica del aire, como medio de almacenamiento de energía permitiendo para lograr amplificar la potencia al concentrarla y independizar la generación de las condiciones oceanográficas al rescatar un flujo constante y controlado.
Las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) se perfilan como una alternativa limpia, segura y eficiente, si bien los costos no son aún competitivos dada la escasa presencia, algunos ejemplos de los Países Bajos con plantas 2MW, Portugal con plantas 400 Kw, Reino Unido con 500Kw, Dinamarca con 4MW, aun los mecanismos existentes son insuficiente, sin embargo, el aprovechamiento de fuentes propias, hídricas, eólicas o geotérmicas, para la generación de electricidad, se está posicionando a nivel internacional como una opción sustentable, y en el mediano y largo plazo. Existen varios métodos de explotación de la energía undimotriz y mareomotriz, pero aun no se logra una estandarización al no encontrar un método eficiente y rentable. Chile posee litoral mas 4200 KM con condiciones favorables para la extracción de la energía de las olas en la Fig. la muestra los KW por metro lineal de costa según estimaciones globales de Topex Poseidon proyecto en conjunto de la NASA y CNES.
En la actualidad los sistemas conocidos, presentan problemas continuidad en la entrega de la energía por depender directamente de las variaciones climáticas y oceanográficas, además son directamente proporcionales al frente de ola porque utilizan directamente le energía potencial del movimiento, otra variable es el costo de la inversión.
Las patentes siguientes utilizan diferentes métodos rescate de la energía de las olas
Patente US 7,755,224 B2 CIP H02K35/02, utiliza olas de profundidad, por lo tanto, la energía recuperada es solo un movimiento vertical lo que es ineficiente solo usa la oscilación horizontal por la diferencia entre el valle y la cresta de la ola.
Patente US 2010/0230965 Al CIP: F03B 13/14 F03D9/00, sistema y método de generación eléctrica usando una combinación viento y energía del agua, el problema está en la continuidad y liberación de la energía, depende directamente de la existencia de ambos elementos
Patente US 2003/0110767 Al CIP F03C 1/00, Método y instalación de generador eléctrico por olas oceánicas, el principal problema está en la elasticidad del vástago principal porque absorbe mucha energía, para que sea más eficiente necesita olas muy grandes, el segundo problema está en la continuidad y liberación de la energía, depende directamente condiciones de existencia de olas.
Patente ES 2356719 (T3) ó EE.UU. 2008231054 (Al) CIP : E02B9/08; F03B13/06; F03B13/12 el sistema opera por el movimiento de flotadores conectados a los brazos horizontales. Estos brazos se mueven las bombas hidráulicas, que inyectan el agua en la cámara hiperbárica. Esta cámara de suministro de agua a través de una válvula de control de salida. Este sistema presenta dos problema, la elasticidad de compresión de un liquido es menor a la del aire, además en la cámara hiperbárica al utilizar agua de mar requerirá de mas mantenciones para eliminar micro organismos, en nuestro modelo al utilizar son filtrado, necesitaría menos mantención. La turbina tipo Pelton es menos eficiente que una motor con pistones y levas. El Capturador de las olas al utilizas un brazo tan largo para capturar las olas se disipa el torque por la elasticidad del brazos, además necesita olas de mayor tamaño.
Adjunto lista de patentes otorgadas o solicitadas referidas a la obtención de la energía de las olas
Patente US 2002/0155767 Al CIP: B63B 22/00, método de generación eléctrica por boya en movimiento. Patente US005027000 CIP: F03B13/24, método y sistema pera generación eléctrica usando olas marinas. Patente US006109863A CIP: F03B 15/06, sistema sumergible para la generación eléctrica y métodos asociados. Patente US006756695B2 CIP: F03 13/10, Método y sistema para conversión de energía de olas usando flotador o boya. Patente US007554215B1 CIP: F03B 13/10 F03B 13/12, Generador y método para generador eléctrico a partir de las corrientes sub-superficiales
Otras referencias de patente US007453165B2; S20090243293; US20060232074A1; US20050121915; US20080018114; US20100283249, US20090165454A1; US007579705B1; US20080053084A1; US007845880B2; US004851704; US007915750B1; US007557456B2; US20050279085A1; US20100207392A1; MX2010011157 (A); AR229752 (Al); GTPI19868615 (A); CR2451 (Al); ES2354899 (Al); CL12372008 (A); ES2356719 (T3); ES2224832 (Al); ES2224832 (Al) ; BR9205901 (A); EE.UU. 7566983 (Bl)
LO CONOCIDO SOBRE MOTORES NEUMÁTICO
Los motores neumáticos desarrollan más potencia con relación a su tamaño que la mayoría de los otros tipos de motores y no se dañan aun cuando se bloquean por sobrecargas no importando el tiempo que estén bloqueados. Cuando la carga baja a su valor normal, el motor vuelve a funcionar correctamente; el arranque, el paro y el cambio de sentido de giro son instantáneos ; el Control de velocidad es infinitamente variable, simplemente con una válvula montada a la entrada del motor, variando la presión de trabajo.
Los motores neumáticos de pistones tienen de 4 a 6 cilindros. La potencia se desarrolla bajo la influencia de la presión encerrada en cada cilindro, trabajan a revoluciones más bajas que los motores de paletas; tienen un par de arranque elevado y buen control de su velocidad; se emplean para trabajos a baja velocidad con grandes cargas; pueden tener pistones colocados axialmente o radialmente; a continuación se adjunta patentes de motores radiales a combustión interna que son susceptible a adaptación neumática.
US 1931401 cip: F02B 75/22; US5297448 cip :F16H 25/14 ; US 2003/0183071 cip:F01L 21/2; US 2006/0260465 Al cip:F16J 15/18; US 2004/0231504 Al cip :F01B 13/00
PROPIEDADES DE LAS OLAS A EXPLOTAR
El presente invento utiliza las olas en rompientes en la resaca (Fig. 4a,4b,4c), olas de traslación 86 del tipo Collapsing o Colapso, Plunging o Voluta; cuando una ola de oscilación se acerca a una costa donde el mar tiene poca profundidad, su porción inferior encuentra resistencia en el fondo, mientras la cresta es impulsada hacia adelante con gran velocidad, produciendo una reducción en la longitud de la ola y un aumento en su altura provocando un desplazamiento horizontal 87, la cima de la ola al no poder completar la onda esta colapsa y rompe en la costa esto da origen a las rompientes que avanzan hacia la playa costa como un bloque o muro de agua 86 DESCRIPCIÓN DIBUJOS
FIG 1 Diagrama de flujo del modelo del sistema generador de energía eléctrica a partir desde energía undimotriz
FIG la Dibujo indica los kilowatts por metro lineal, imagen desarrollada por T W Thorpe, FIG 2 Planta generadora de energía localizada en el borde costero
FIG 3 Vista general del sistema plataforma capturadora de ola 170 y estructura de anclaje fondo marino
FIG 4 Vista lateral del sistema plataforma capturadora de ola y estructura de anclaje fondo marino, indicando ubicación según nivel de mar y la adaptación de la pendiente de la costa
FIG 4a Esquema del movimiento de la captura de la ola por la boya-pendular
FIG 4b Paleta de impacto rectangular cóncava y flotadores L
FIG 4c Paleta de impacto rectangular cóncava y flotadores lineales
FIG 5 Vista detalle sistema OLAS 10
FIG 6a Vista isométrica del carro-trineo 180
FIG 6b Vista inferios del carro-trineo 180
FIG 6c Vista sección b-b' del carro-trineo 180
FIG 6d Vista del carro-trineo 180 montado sobre el riel pefil "H"128
FIG 7 Vista isométrica con corte de la caja presurizada
FIG 8 Vista isométrica frontal sistema AIRE 20
FIG 9 Vista isométrica posterior sistema AIRE 20
FIG 10 Vista isométrica del Volante de inercia 240 de carga variable
FIG 11 Vista isométrica parcial y detalle sistema AIRE 20
FIG 12 Vista isométrica de detalle de las cajas reductoras
FIG 13 Vista lateral del almacenamiento hiperbárico gran volumen 30
FIG 14 Vista isométrica sistema MOTOR-GENERADOR 40
FIG 15 Vista isométrica de detalle del motor neumático 410
FIG 16 Vista lateral del motor neumático 410
FIG 17 Vista sección A-A' del motor neumático
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención mejora y/o resuelve tres aspectos para la eficiencia en la generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz, estos aspectos son: Continuidad, Almacenamiento de la energía y amplificación de la potencia.
El almacenamiento de la energía neumática mitigar las variaciones oceanográficas y climáticas que afectan el comportamiento de las olas y además puede Amplificar o concentrar la potencia para una mayor generación de energía
La invención es un sistema generadora de energía eléctrica (Fig.l) a partir desde energía undimotriz , se compone de sucesivas conversión de energías, inicia con el sistema OLAS 10 (Fig. 3) captura de energía cinética de la ola que se trasforma en energía hidráulica por las bombas de agua sumergibles 140 , es conducida a la superficie por tuberías acero flexibles 121, la fuerza hidráulica acciona el segundo sistema AIRE 20 compuesto por una turbina Pelton 220 y compresores de aire 260, el aire comprimido es trasformado en energía neumática y es conducido por tuberías neumáticas de acero 90, hacia los almacenadores que son estanque hiperbárico 30 de gran volumen, la energía neumática 3 se conduce por tuberías neumáticas de acero 90 al tercer sistema Moto-Generador 40, compuesto por los motores neumáticos 401 y los generadores 440, una válvula de restricción 430 permite regular el flujo de trabajo y potencia para mantener una velocidad constante de los motores neumáticos 401. Los motores neumáticos trasfieren su energía mecánica mediante una caja de engranaje 420 a los generadores 440, la energía de los generadores 440 se transmite a la casa de fuerza 50.
Sistema Olas 10 (Fig. 3), se compone por dos conjuntos de elemento, estructura de anclaje- fondo 110 y la plataforma de captura de ola 170, se unen por un carro-trímero 180 con ruedas y freno para el desplazamiento libre entre ambos componentes. La plataforma de anclaje 110 se conforma de dos vigas estructurales de acero tipo "H" 112 unidos por vigas de acero atravesado 113 distribuidos en forma equidistante para mantener la estructura rígida, a la plataforma de anclaje se incorporó a ambos lados de la estructura 110 una serie de soportes de acero 114 de ángulo variable para las soporte-fondo 111 de altura variable que permite adaptase a la irregularidades de fondo y a la pendiente de la playa (fig. 4). En ambos lado de la cara superior de la viga estructura "H" 112 (fig. 6d), se incorporó una serie de sacados cuadrados de vértices redondeados 127 donde se introduce la pestaña del frenos 183 del carro-trineo 180. (fig.6b); el desplazamiento libre de la plataforma de captura de ola 170 permite mantener parcialmente sumergida la Boya 157 ajustándose a las variaciones de las mareas
El capturador de olas (fig. 5), se compone de plataforma 170 maciza, que soporta la estructura de los perfiles 175, que su vez soporta los bujes 173 del eje de boya 171 donde hace torque la boya pendular 150, la boya pendular 150 posee dos extremos, (Fig. 4) posee una semi rueda dentada 151., (fig. 5), que tracciona el engranaje externo 133 de la caja presurizada del volante 130, en el extremo opuesto (Fig. 4, 4a,4b,4c), la boya 157 estructura de acero de cuerpo cilindro elíptico hueca, su cara lateral elíptica se proyecta horizontalmente por sobre los cuatro mts. de ancho, Alternativa de boya (Fig. 4b,4c), paleta-impacto compuesta por una lamina rectangular cóncava de acero 159 que en su base se agrupan flotadores individuales de mediano tamaño 158, por la cara conversa de lamina de acero 159, la estructura Fig. 4b posee dos columnas huecas que se acoplan a los pilares de la corona 151.
La caja presurizada del volante 130 (Fig. 7) se transmite el giro al interior a un engranaje interno 136 por un eje que posee dos rodamiento unidireccionales 135, tipo trinquete, que rota con por la fuerza mecánica del engranaje externo 133 un solo sentido, el sentido dirección de ola 87 (fig. 4a) y después la boya-pendular 150 por el peso regresa libre a su posición normal en espera de la siguiente ola, por el torque en el eje 171.
El engranaje interno 136 (fig. 7) mueve el volante 131 por una fila de dientes de engranajes 137 dispuestos en la cara interior del volante de inercia 131. Eje del volante de inercia 138 (fig.5) emerge al exterior de la caja presurizada 130, con una polea 132, para trasmitir la fuerza mecánica a la bomba de agua sumergible 140 a través de una correa de trasmisión 143
En la entrada de la bomba de agua sumergible 140 se conecta un filtro de partículas 160, a la salida de la bomba de agua sumergible 140 se expulsa el agua 145 a la tubería de acero en forma de "Y" cuadrada 141. La tubería "Y" 141 posee dos entradas una para cada bomba sumergible 140a , 140b y una salida única 129 hacia el distribuidor 123.
El distribuidor de salida 123 posee una entrada y múltiples salida 126 hacia la tubería flexible 121, que distribuye el caudal de las bombas de agua sumergibles 140 hacia la superficie a través de tubería flexible 121.
La tubería flexible 121 (fig. 3), son cinco líneas de tubos de acero en paralelo en forma de "C" cuadrada, que en sus extremos posee un codo con acople rápido que permite girar libremente, por cada articulación intercalada la tubería flexible 121 se fija con una abrazadera 125 a un perfil rectangular con dos carro-trineo 180 uno en cada extremo, el carro trineo 180 rueda libre sobre el perfil "H", permitiendo adaptarse a la variación de distancia entre la plataforma 170 y la salida emergente 122, La salida emergente 122 se compone por entradas múltiple una por cada tubería flexible 121 , concentra el flujo a una salida única hacia tubería de acero 172 y hacia una matriz de acero 70 que se empalma al sistema AIRE 20 que alimenta la turbina Pelton.
El carro-trineo 180 (fig.6a) se compone de una pieza única de acero, con cortes en la cubierta superior para ubicación de frenos 184 y pernos de fijación, posee cuatro piezas soldadas una en cada extremos en forma de "J" 190, la pestaña inferior 190 mantiene el carro circulando en el perfil estructura "H" 128, evita su salida y se mantiene libre movimiento longitudinal en el sentido del perfil "H" 128, para disminuir el roce en el desplazamiento se incorporó dos filas de tres ruedas 186 en líneas, que ruedan sobre la cara superior del perfil estructural "H"128, en la para inferior de la pestaña posee un rueda 185 de menor tamaño, corre por la cara opuesta de la cara superior del perfil estructural "H" 128.
El freno del carro-trineo 184 se compone de tres elementos, la pestaña de anclaje 183, elipsoide 187 y resorte retráctil 188, la pestaña de anclaje 183 hace torque en su parte superior por un vástago 181, tiene un movimiento pendular (fig.6c), la pestaña 183 se introduce en sacado 127 del perfil estructural "H" 128 trabando la estructura. El resorte retráctil 188 mantiene las pestañas de anclaje cerrada, se desbloquea el freno al girar el elipsoide 187 (fig. 6b) que empuja las pestaña 183 hacia afuera dejando libre el carro-trineo 180.
El sistema AIRE 20, (fig. 8) está compuesto por una entrada de la matriz de acero 70, distribuye el flujo hidráulico por una tubería de acero de forma semi arco 232, por el costado emergen salidas 231 múltiples, que traspasan el caudal hacia los inyectores que mueven las paletas 222 de la turbina Pelton 220, el flujo de agua de salida es retornado al mar por la tubería de salida 210.
El giro de eje 223 (fig. 10) de la turbina Pelton 220, mueve un volante de inercia 240, el volante de inercia 240, posee unas bola de acero 244 en los rayos 246, la bola de acero 224 posee un buje que le permite desplazarse desde el centro hasta el borde de la rueda de inercia 240 por la fuerza centrifuga, la bola es desplazada hacia el centro por biela 247 , la biela está fijado a un soporte 248 , el soporte 248 está fijado a un buje 245 sobre el eje 241 del volante de inercia 240, el buje 245 es empujado por un resorte 243 hacia afuera, el propósito del mecanismos es disminuir la inercia en la partida de la rotación mejorando la aceleración, y aumenta el peso en los extremos permite mantener el giro.
El eje del volante de inercia 241, pose una polea 242 (fig. 11) en su extremo, la polea 242 trasmite el giro por una correa de trasmisión 252 hacia el cigüeñal 251 o eje de trasmisión, se conecta a la primera caja reductora 270,
La caja reductora 270(fig. 12) posee una salidas frontal 272 que mueve el eje de compresor de aire 257 y posee un eje trasmisión interna con terminales macho256 y hembra 255 una a cada lado de la caja reductora, el eje de trasmisión 251 con un cabezal hexagonal hembra 253, se empalma al eje 256 salida de caja, además el eje de trasmisión 251 posee una punta hexagonal macho 254, se empalma al eje de entrada hexagonal hembra 255 de la caja el eje de trasmisión 270.
La caja reductora posee una palanca de embriagué 271, permite entrar y sacar de operación al compresor de aire comprimido 260, dependiendo del flujo hidráulico del sistema OLAS 10.
La salida (fig. 11) de los compresores de aire de alta presión 260 se empalma con a las tuberías de acero 90 neumática, en cada salida del sistema AIRE 20 se incorporó una válvula de seguridad 280 y reflujo.
Las tuberías de acero 90 neumática, (fig. 13) se conectan a la entrada 305 de los almacenamientos en los estanques hiperbárico 301 de gran volumen, se evacúa el flujo de trabajo por la salida 306 se distribuye el aire el estanque hiperbárico 301 a través de tubería de acero 90 neumática, esta tubería distribuye (fig. 14) el flujo de trabajo a cada moto- generador 40, se empalma a una válvula de retención 430 por cada motor neumático 410 y controla el flujo, la potencia y velocidad del motor neumático 410. A la salida de la válvula de retención 430 se instaló un distribuidor 431, que posee una entrada única y salidas múltiples, su función conduce el aire comprimido 417 (fig. 15) individualmente hacia los pistones por medio de tubería de acero 432.
MOTOR-GENERADOR 40 (fig. 14), está compuesto por tres grupos de sistemas, el motor de aire comprimido 410, caja de engranaje 420 y el generador eléctrico de imanes 440. El motor de aire comprimido 410, es un motor convencional radial de combustión interna de cuatro tiempos, modificado para operar con aire comprimido (fig. 16b), las modificaciones son la reducción de ciclo de cuatro a dos tiempo, un tiempo de llenado y el segundo de vaciado, para ellos se modificó el discos de eleva, que abre y cierra las válvulas 412 por los balancines 415, las dos válvulas de escape originales, se destina una válvula de entrada 412b y otra válvula de salida 412a, se ampliaron los diámetros de los ductos de entrada 416 y salida 413. El flujo de trabajo 417 (fig. 15 y fig. 16b) o aire comprimido se distribuye a cada cilindro 411 por la tuberías 432 a la entrada de pistón 416, se abre la válvula 412b, ingresando el flujo de trabajo a la cámara del pistón, desplaza el embolo 461 hasta el fin de su carrera, la biela 462 gira el cigüeñal 463 y a su vez el eje del trasmisión del motor neumático 450. En el tiempo dos del motor se abre la válvula de salida 412a, el aire comprimido es liberado 418 por el escape 413. En el extremo del eje de trasmisión 251 (fig.14) posee una polea 423 que gira la polea de entrada 424 de la caja de engranaje 420 por una correa de transmisión 422, la salida de la caja de engranaje través de una polea 425 una correa de trasmisión 421, gira la polea 426 y el eje del generador de magneto 440, el giro genera energía eléctrica 4 que es evacuada por cables de conductores 511(fig.2) a las casa de fuerza e inversores.
APLICACIÓN
El presente invento utiliza en las olas en rompientes, resaca Fig. 4a, por su deformación e inclinación de las ondas de olas, que provoca un colapsando de su parte superior al no poder completar la onda como consecuencia se desplaza horizontalmente , olas traslación 86 , como un bloque de agua, la diferencia de las olas de profundidad es que tienen una oscilación circular, obteniendo solo movimientos verticales.
Al utilizar energía cinética las olas se obtienes los siguientes beneficios: Energía limpia, ecológica, sustentable y renovable. Su aplicación modular permitiría ampliar la potencia de generación de energía aumentando los sistemas OLAS 10 y aumentando el tamaño de los acumuladores 40 y el sistema MOTOR-GENERADOR 40, es decir tiene propiedad modular.
Una aplicación secundaria es utilizar este mismo método en centrales de pasos pequeñas utilizando energía potencial de fuerza hidráulica, para generar energía neumática permitiendo generar mayor potencia de energía eléctrica.
LA PRESENTE INVENCIÓN OPERA DE LA SIGUIENTE FORMA
El sistema OLA 10 (fig. 2) está sumergido y anclado al fondo marino 84, el carro-trineo 180 permite el desplazamiento de la plataforma 170, para ajustase a la variación de las mareas, porque la boya 157 debe estar parcialmente sumergida para que la masa de agua 86 golpea la boya 157, el golpe gira la boya-péndular 150 que hace torque en el eje 171, por la diferencia de longitud entre la semi rueda 151 y la boya 157 desde eje 171, multiplica el impulso.
La boya pendular posee una posición normal vertical de reposo, por el peso de semi rueda dentada 151 y la flotabilidad de la boya 151, el arco de trayectoria máximos esta dado desde el "PA" 155 al "PB" 154, en la fig. 4a se muestra la trayectoria típica 152.
El sistema OLA 10 bombea agua, su caudal es transportado a la superficie por la tubería flexible 121 y por la matriz hacia la turbina Pelton del sistema AIRE 20, el eje de la turbina transmite su fuerza mecánica a las cajas reductoras y a su vez a los ejes 273 de los compresores de aire de alta presión 270, el aire comprimido es almacenado en los estanque hiperbaticos 301 de gran capacidad, es importante que sean de grandes dimensiones para prolongar el funcionamiento de los motores neumáticos 410, para aprovechar la propiedad elástica del aire, el aire comprimido se libera controladamente por una válvula de retención 430 que controla el flujo 417 (fig. 15) y el caudal de aire es directamente proporcional a la velocidad y potencia del motor neumático 410. La potencia de los motores neumáticos 410 hace girar los generadores eléctricos de ¡manes 440, generando energía eléctrica.

Claims

PLIEGO DE REVINDICACIONES
1. - Sistema generador de energía eléctrica a partir desde energía undimotriz, CARACTERIZADO por una boya-pendular 150 parcialmente sumergida, montada sobre una plataforma móvil 170 que está fijado a los carro-trineos 180 para desplazarse libremente por los rieles perfiles en "H", para ajustarse a las fluctuaciones de altura de la marea; la boya-pendular 150 tracciona un engranaje externo 133 de la caja presurizada 130, el eje del engranaje externo y el engranaje interno se unen por un rodamiento unidireccional 135, el engranaje interno 130 tracciona el volante de inercia 131 por la cara interna y la cara lateral donde posee unos engranes; el eje del volante 138 impulsa una bomba de agua sumergible 140, las bombas de agua se empalma al distribuidor de acero 123 que posee cinco salidas, en cada salida se empalma a una tubería flexible 121, para hacer emerger el caudal de agua de mar al borde costero; las tuberías flexibles 121 se empalman a un concentrador 122, que conduce el flujo hidráulico por una matriz de acero 70, hacia la turbina Pelton 220 el eje de la turbina, mueve un volante de inercia 240 con pesos variables 244, el eje del volante gira un eje de transmisión 251, que empalman, en serie, varias caja de reducción 270, por cada caja de reducción se empalman un compresor de aire de alta presión 260, los compresores trabajan en paralelo, la salida de aire de los compresores se empalman a una tubería de acero 90 que a su vez se empalma en los estanques hiperbárico de gran volumen 301, para acumular energía; la salida de la cámara hiperbárica se empalma a una válvula de restricción 410, para controla la velocidad y potencia de los motor neumático 410, el eje de trasmisión de los motores neumáticos 410 se empalma a una caja de engranaje 420 y a su vez al generadores 440.
2. -Sistema generador eléctrico de acuerdo a la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque la boya-pendular 150 está compuesta por una boya de forma cilindro elíptico hueca 157 con una longitud superior a los tres metros ancho, en cada extremos posee dos perfiles redondos soldado, en su extremo opuesto por cada perfil redondo posee dos semi rueda dentada 151, que transmitir la energía mecánica al volante de inercial31 de la caja presurizada 130.
3. -Sistema generador eléctrico de acuerdo a la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque la boya-pendular 150 está compuesta por una paleta de impacto (Fig. 4b,4c) compuesta por una lamina cóncava de acero 159 que en su base se agrupan flotadores individuales de mediano tamaño 158, por la cara conversa de lamina de acero 159, la estructura Fig. 4b posee dos columnas huecas que se acoplan a los pilares de la corona 151; que transmitir la energía mecánica al volante de ¡nercial31 de la caja presurizada 130.
4. -Sistema generador eléctrico de acuerdo a la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque el volante de inercia 240 incluye bolas de acero 244, el volante de inercia 240, posee varias bolas de acero 244 una en cada rayos 246, la bola de acero 224 posee un buje que le permite una carrera desde el centro hasta el borde de la rueda de inercia 240; por la fuerza centrifuga es desplazada , la bola es retraída hacia el centro por una biela 247 , la biela está unida a un soporte 248 , el soporte 248 está fijado a un buje 245 sobre el eje 241 del volante de inercia 241, el buje 245 es empujado por un resorte 243 hacia afuera, el propósito del mecanismos es disminuir la inercia en la partida de la rotación mejorando la aceleración, y aumenta el peso en los extremos permite prolongar el giro.
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