WO2015072869A1

WO2015072869A1 - Recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia com ou sem contacto directo com a água do mar

Info

Publication number: WO2015072869A1
Application number: PCT/PT2014/000066
Authority: WO
Inventors: José Paulo PEREIRA DE GOUVEIA LOPES DE ALMEIDA
Original assignee: Universidade De Coimbra
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2015-05-21
Also published as: ES2724326T3; PT3078844T; EP3078844B1; US20160298596A1; US10233894B2; EP3078844A1

Abstract

O invento refere-se a um recife artificial, a colocar sobre o fundo do mar, constituído essencialmente por duas ou mais condutas justapostas (1) e (2) e paralelas à direcção de propagação das ondas, ambas dotadas de directrizes (3) e (6), a conduta superior dotada de directrizes (3) que encaminham o escoamento na crista (4) da onda convergindo para as entradas (5), a inferior dotada igualmente de directrizes (6) que encaminham a água divergindo das saídas (8) na zona por baixo da cava (7) da onda, estando todas estas aberturas dotadas de filtros flexíveis em tecido que que limitam de forma suave o refluxo brusco do escoamento. As condutas estão ligadas hidraulicamente, sendo que em cada ligação existe uma válvula de seccionamento associada a uma unidade geradora de energia útil (9). No caso em que se pretenda que que as peças importantes do dispositivo não estejam em contacto directo com a água do mar, o dispositivo comporta ainda almofadas (11), (12) e (13), construídas em fino material flexível por exemplo de borracha e que envolvem todas as entradas (5) e saídas (8) existentes nestas condutas, sendo que cada almofada está ligada simultaneamente a entradas e saídas na mesma prumada da mesma zona do dispositivo, estando o interior das condutas e das almofadas preenchido com uma quantidade fixa de fluido que assim fica totalmente isolado da água do mar.

Description

DESCRIÇÃO

"RECIFE ARTIFICIAL DE PROTECÇÃO COSTEIRA COM UNIDADE GERADORA DE ENERGIA COM OU SEM CONTACTO DIRECTO COM A ÁGUA

DO MAR"

DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO:

O recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia com ou sem contacto directo com a água do mar, é um dispositivo que se insere tanto no domínio técnico dos dispositivos de protecção costeira como no domínio técnico dos dispositivos de aproveitamento da energia das ondas marítimas.

ESTADO DA TÉCNICA:

Actualmente existem inúmeros dispositivos de protecção costeira bem como dispositivos de aproveitamento da energia das ondas. Em geral os dispositivos de aproveitamento da energia das ondas não produzem protecção costeira na medida em que na maioria das situações se localizam afastados da costa e por outro lado só retiram energia ao escoamento em condições normais de agitação marítima, sendo que em situações de temporal estão fora de serviço.

Um dos maiores problemas no campo do aproveitamento da energia das ondas é a rentabilização económica do elevado investimento envolvido. Uma forma de superar este inconveniente é inventar dispositivos que possam proporcionar uma efectiva protecção costeira passível de ser reconhecida e co- financiada pelas entidades estatais encarregues da manutenção e ordenamento das zonas litorais.

Outro dos grandes problemas no campo do aproveitamento da energia das ondas são as limitações de concepção dos dispositivos que têm sido propostos que os impedem de aproveitar as diversas formas de energia presentes. De facto é comum ter dispositivos que capturam a energia diferencial de pressão gerada pelo desnível entre a crista e cava da onda, mas não capturam a energia cinética da onda nestas zonas e vice-versa, o que constitui um problema técnico que importa ultrapassar para tornar os dispositivos mais rentáveis e eficientes. O problema é tanto mais importante quanto a energia cinética de uma onda marítima regular é cerca de metade da sua energia total.

Constitui assim um problema técnico a resolver a invenção de um dispositivo capaz de realizar simultaneamente as seguintes funções :

1) Capturar simultaneamente tanto a energia diferencial de pressão como a energia cinética das ondas do mar, para efeitos de produção de energia útil;

2) Utilizar conjuntamente as duas formas de energia capturada, anteriormente referidas, para propulsionar uma mesma unidade geradora de energia útil (por exemplo constituída por grupos turbogeradores hidroeléctricos) ;

3) Reduzir a energia das ondas de tempestade, originando a sua rebentação e assim dissipando parte da sua energia antes de atingirem a costa; 4) Ser totalmente submerso e portanto invisível â superfície do mar;

5) Ser dotado de filtros capazes de limitar o refluxo da água de forma suave, sem necessidade de recurso a peças mecânicas com eixos, rótulas ou outro tipo de articulações.

Para além destes problemas técnicos existem outros dois da maior importância que urge resolver:

6) 0 contacto com seres vivos marinhos, com areias e outros sedimentos em suspensão poderá danificar os órgãos mecânicos móveis bem como a vida marinha;

7) O contacto com a água do mar que provoca uma corrosão precoce das peças dos dispositivos, principalmente das mais sensíveis e dispendiosas como é regra geral o caso das peças da unidade de geradora de energia útil .

Nesta fase da descrição enfatizam-se as vantagens pretendidas com este dispositivo:

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 1 pretende-se incrementar a produção do dispositivo para o tornar mais eficiente e economicamente viável;

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 2 pretende-se reduzir a complexidade do dispositivo dado que ambas as formas de energia natural captada são absorvidas pelo mesmo tipo de unidade geradora de energia útil;

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 3 pretende-se introduzir uma vantagem marginal no dispositivo em termos de efectivo contributo para a protecção costeira, de modo a facilitar o seu licenciamento do ponto de vista ambiental e também a poder eventualmente solicitar alguma forma de comparticipação estatal;

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 4 pretende-se introduzir outra vantagem marginal no dispositivo que é a sua invisibilidade paisagística, de modo a facilitar o seu licenciamento do ponto de vista ambiental ;

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 5 pretende -se proteger a vida marinha e a unidade geradora de energia evitando o seu contacto mútuo (efeito de filtro) , pretende-se também suavizar o escoamento quando ocorre o refluxo da água minorando variações bruscas de pressão (efeito de válvula parcialmente anti-refluxo e flexível) as quais quando ocorram devido a descontinuidade nas alturas dos trens de ondas podem ainda ser absorvidas por deformação elástica do filtro, pretendendo- se ainda diminuir o seu custo e vulnerabilidade (não há peças mecânicas móveis) e aumentar a rapidez de resposta a variações do sentido do escoamento uma vez que as peças de tecido parcialmente cortado são de baixo peso e reduzida dimensão. Alternativamente poderá desenvolver- se nanotecnologia capaz de implementar este tipo de efeito numa única peça de tecido.

- Com a resolução do problema técnico referido na alínea 6 e 7 pretende-se não só aumentar a durabilidade e fiabilidade da unidade geradora de energia útil, dado que é totalmente impossível o contacto com a vida marinha, areias e sedimentos em suspensão, como também reduzir o seu custo de aquisição uma vez que pode utilizar-se por exemplo água doce no interior do dispositivo o que permite recorrer a tecnologia de geração convencional fluvial. Resulta ainda a preservação integral do ambiente uma vez que é impossível o contacto directo entre a unidade geradora de energia útil, usualmente dotada de peças móveis que podem ser danosas, com a vida marinha.

O estado da técnica mais próximo é constituído pelas patentes :

- WO 03078831 Al 2003-09-25;

- GB 2341645 A 2000-03-22.

No pedido de patente WO 03078831 Al reivindica-se apenas a captura da máxima e mínima pressão de um fluido com pressão flutuantemente variável (como é o caso de uma onda marítima) , ou seja a captura apenas da sua Energia Diferencial de Pressão para produzir energia útil, e refere o aproveitamento da energia cinética para a produção de energia útil recorrendo a uma roda de água ou a uma turbina .

Note-se que a energia cinética do escoamento do fluido entre os reservatórios, referida nas reivindicações deste pedido, nada tem a ver com a Energia Cinética da Onda Marítima que se propaga fora dos reservatórios a qual tem velocidades da água que são horizontais na crista e na cava logo tangentes ás aberturas activas, o que torna impossível que a sua energia cinética seja capturada por este dispositivo . Neste pedido de patente reivindica-se ainda um dispositivo flutuante o que não é o caso da invenção que se pretende proteger .

No pedido de patente GB 2341645 A reivindica-se apenas o aproveitamento da Energia Diferencial de Pressão sob a crista e a cava da onda marítima para produzir energia útil. Também este pedido reivindica dispositivo flutuante, completamente distinto do dispositivo da invenção que reivindica um dispositivo para assentamento no fundo do mar junto â costa (nearshore) segundo determinadas condições de profundidade e orientação de modo a provocar rebentação de ondas de temporal .

Atendendo ao resumo, reivindicações, desenhos e descrição detalhada do dispositivo (que adiante se apresenta) é notório que existem várias diferenças, em termos de características técnicas, face ao estado da técnica mais próximo .

Nenhum dos pedidos da técnica anterior referidos referem dispositivos cujas peças, principalmente as mais sensíveis e dispendiosas da unidade de geração de energia útil, estejam isoladas do contacto com a água do mar de modo a evitar uma corrosão precoce das mesma, como o segundo modelo de realização desta invenção. Outras diferenças quer na que se refere à parte estrutural quer à parte funcional dos dispositivos deste novo pedido tornar-se-ão evidentes aos peritos da especialidade no decorrer da descrição que se segue.

A descrição que se segue baseia-se nos desenhos anexos que, sem qualquer carácter limitativo representam:

- Na figura 1, uma vista em perspectiva do recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia em contacto directo com a água do mar objecto da invenção ;

Na figura 2, uma vista em perfil do recife representado na figura anterior;

- Na figura 3, uma vista em planta do mesmo recife;

- Na figura 4, uma vista em perspectiva de um segundo modelo de realização da invenção, i.e. do recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia sem contacto directo com a água do mar;

Na figura 5, uma vista em perfil do recife representado na figura 4; e

Na figura 6, uma vista em planta do recife representado nas figuras 4 e 5.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Qualquer dos modelos de realização representados nos desenhos dizem respeito a um recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia em contacto ou sem contacto directo com a água do mar. Trata-se de um dispositivo de fins múltiplos, cujo princípio de funcionamento no que respeita â produção de energia útil se baseia na compreensão de que sob a crista (4) da onda a velocidade da água é horizontal com o sentido da propagação e na cava (7) da onda é igualmente horizontal mas de sentido contrário. Se utilizarmos directrizes adequadas poderemos mudar a direcção da água nestas zonas de modo a aproveitar a sua energia cinética para gerar um escoamento na ligação hidráulica entre as condutas (1) e (2) . Cumulativamente, e aqui reside a particularidade deste dispositivo, verifica-se que estas velocidades horizontais estão em fase com as alturas extremas da onda ou seja com a crista (4) e a cava (7) da onda, pelo que a adopção de filtros flexíveis limitadores de refluxo adequadamente orientados nas aberturas permitirá cumulativamente a criação de um diferencial de pressão entre a entrada (5) que em cada momento se activa sob a crista (4) da onda e a saída (8) que em cada momento se activa sob a cava (7) da onda. Consegue-se assim aproveitar não só a energia diferencial de pressão como também e simultaneamente a energia cinética da onda, ambas as energias originando um escoamento na ligação hidráulica entre as condutas (1) e (2) que vai accionar a unidade geradora (9) de energia útil .

O recife artificial constituído por este dispositivo de fins múltiplos, apresenta um princípio de funcionamento no que respeita à protecção costeira se baseia na compreensão de que as ondas marítimas ao propagarem-se sob fundos baixos atingem declividade elevada que a partir de determinado ponto dá origem ao rebentamento da onda pela ultrapassagem da crista face à parte inferior da onda . Este fenómeno ocorre na natureza quando as ondas de elevada altura passam por cima de recifes. Este processo dissipa energia e reduz a altura da onda. Para tirar partido deste efeito é necessário que a profundidade de assentamento sob o fundo do mar, regulável por intermédio das pernas de que é exemplo (10), seja tal que permita apenas o rebentamento de ondas de temporal. Nestas circunstâncias a válvula de seccionamento da unidade geradora de energia útil está fechada (9) não só para proteger esta unidade mas acima de tudo para impedir o escoamento entre as condutas (1) e (2) , assegurando-se assim a impermeabilidade das entradas e saídas que assim podem resistir adequadamente às fortes solicitações hidráulicas produzidas pelas ondas de temporal. Em situação de temporal também é possível abrir a válvula de seccionamento (9) e anular a resistência oferecida pela unidade geradora de energia útil, sendo que neste caso o escoamento se processa livremente entre as condutas (1) e (2) sendo o excesso de pressão libertado pelos filtros flexíveis limitadores de refluxo. Estes dispositivos destinam-se a ser colocados sobre o fundo do mar de preferência próximo da costa, e são essencialmente constituídos, na sua forma preferencial de realização por duas ou mais condutas justapostas (1) e (2) e paralelas â direcção de propagação das ondas. A conduta superior (1) está dotada de grandes directrizes (3) adequadamente encurvadas desde a horizontal até â vertical convergindo para as entradas (5) . A conduta inferior está dotada de grandes directrizes (6) adequadamente encurvadas desde a direcção normal ao plano de saída até â horizontal paralela ao plano de saída, divergindo das saídas (8) , estando todas estas aberturas dotadas de filtros flexíveis em tecido compósito que limitam o refluxo brusco do escoamento. As condutas estão ligadas hidraulicamente, sendo que em cada ligação existe uma válvula de seccionamento associada a uma unidade geradora de energia (9) . Durante um temporal a válvula de seccionamento é fechada e a água fica imobilizada no interior do invento que se comporta como um monólito impermeável que, tal como um recife, induz a rebentação das grandes ondas que passam por cima dele protegendo o litoral. Fora das situações de temporal as ondas são mais baixas e por isso passam por cima do invento sem sofrer rebentação. Nestas condições a válvula de seccionamento está aberta e o fluxo de água do mar na ligação hidráulica acciona directamente a unidade geradora de energia .

Se o comprimento das condutas (1) e (2) for igual ou superior ao comprimento da onda marítima o escoamento entre elas terá elevada potência. Quando a potência é muito elevada o recife artificial pode ser construído com várias ligações hidráulicas e várias unidades geradoras de energia .

Também é possível construir o recife com um comprimento das condutas (1) e (2) inferior ao comprimento da onda marítima mas neste caso o escoamento entre elas terá menor potência e logo a produção de energia eléctrica será inferior.

Conforme se pode observar nos desenhos das figuras 1 a 3 que representam um primeiro modelo de realização, o dispositivo encontra-se sob acção da crista (4) e da cava

(7) de uma onda marítima. As condutas (1) e (2) têm um comprimento igual ao comprimento do dispositivo e uma largura igual à largura do dispositivo. Na laje entre as condutas (1) e (2) pode ver-se a ligação hidráulica com válvula de seccionamento e unidade geradora de energia útil

(9) , constituída por exemplo por grupos turbo geradores hidráulicos .

Na face superior da conduta (1) pode ver-se uma directriz (3) mudando a direcção da água que é encaminhada para entrada (5) onde o filtro limitador de refluxo deixa passar a água pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes entradas.

Na face lateral da conduta (2) pode ver-se uma directriz (6) mudando a direcção da água que sai da saída (8) onde o filtro limitador de refluxo deixa passar a água pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes saídas. São visíveis as pernas que suportam o dispositivo assente no fundo do mar (10) .

Na figura 2 apresenta-se uma directriz (3) a encaminhar a água para uma entrada (5) com filtro limitador de refluxo que deixa passar a água pela malha larga, ao contrário do que acontece nas restantes entradas.

Apresenta-se igualmente uma directriz (6) a encaminhar a água para fora da saída (8) com filtro limitador de refluxo que deixa passar a água pela malha larga, ao contrário do que acontece nas restantes saídas.

Encontram-se ainda representadas, a conduta (1) que encaminha a água desde a entrada com filtro limitador de refluxo (5) até à unidade geradora de energia munida de válvula de seccionamento (9) e a conduta (2) que encaminha a água desde a unidade geradora de energia munida de válvula de seccionamento (9) até à saída com filtro limitador de refluxo (8) .

Como se observa na figura 3, na face superior da conduta (1) pode ver-se uma directriz (3) mudando a direcção da água que é encaminhada para entrada (5) onde o filtro limitador de refluxo deixa passar a água pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes entradas . Nas faces laterais podem ver-se duas directrizes (6) mudando a direcção da água que sai de duas saídas (8) com filtro limitador de refluxo que deixa passar a água pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes saídas .

O segundo modelo de realização, tal como representado nas figuras 4 a 6, apresenta as mesmas características do modelo representado nas figuras 1 a 3, i.e. condutas (1) e (2) com um comprimento igual ao comprimento do dispositivo e com uma largura igual à largura do dispositivo. Na laje entre as condutas (1) e (2) pode ver-se a ligação hidráulica com válvula de seccionamento e unidade (9) geradora de energia útil, constituída por exemplo por grupos turbo geradores hidráulicos. Neste modelo de realização, para que a unidade (9) geradora de energia útil seja accionada por um fluido interior, sendo preservada do contacto directo com a água do mar, instalam-se almofadas (11) , (12) e (13) feitas de material flexível fino, por exemplo de borracha, em cada conjunto de entradas e saídas localizadas na mesma prumada de cada zona do dispositivo, conseguindo-se deste modo que o escoamento na ligação hidráulica seja produzido pela cíclica entrada e saída de fluido do interior das referidas almofadas, sendo que este fluido foi previamente colocado no interior do dispositivo.

Para garantir protecção a temporal é necessário que a válvula de seccionamento da unidade geradora de energia útil (9) esteja fechada não só para proteger esta unidade mas acima de tudo para impedir o escoamento entre as condutas (1) e (2) , assegurando-se assim a imobilidade das superfícies das almofadas que neste caso assumem a posição normal (11) , conferindo ao dispositivo um comportamento equivalente ao de um monólito sendo que para tirar partido deste efeito, é necessário que a profundidade de assentamento sob o fundo do mar, regulável por intermédio das pernas (10) , seja tal que permita apenas o rebentamento de ondas de temporal . Em situação de temporal também é possível abrir a válvula de seccionamento (9) e anular a resistência oferecida pela unidade geradora de energia útil, sendo que neste caso o escoamento interno se processa livremente entre as condutas (1) e (2) sendo o excesso de pressão libertado pelos filtros flexíveis limitadores de refluxo que comunicam com as almofadas, sendo o processo em tudo análogo ao anteriormente descrito para o primeiro modelo de realização, excepto no facto de tudo se passar internamente sem contacto directo com a água do mar devido às fronteiras móveis impermeáveis consubstanciadas nas designadas almofadas (11) , (12) e (13) .

Do mesmo modo, na face superior da conduta (1) pode ver-se uma directriz (3) mudando a direcção da água que é encaminhada para a almofada (12) que envolve duas entradas onde os filtros limitadores de refluxo deixam passar o fluido interno pela malha larga (5) ao contrário do que acontece nas restantes entradas. Na face lateral da conduta (2) pode ver-se uma directriz (6) mudando a direcção da água que por este meio aspira a almofada (13) que envolve uma saída onde o filtro limitador de refluxo deixa passar o fluido interno pela malha larga (8) ao contrário do que acontece nas restantes saídas.

São visíveis as pernas que suportam o dispositivo assente no fundo do mar de que é exemplo (10) .

São representadas apenas três almofadas, sendo uma em posição normal (11), outra comprimida (12) e a última expandida (13) , ambas envolvendo entradas e saídas da mesma zona do dispositivo.

Na figura 5 apresenta-se uma vista em perfil do dispositivo de acordo com o segundo modelo de realização, sob acção da crista (4) e da cava (7) de uma onda marítima. Apresenta-se uma directriz (3) a encaminhar a água para uma almofada (12) que envolve uma entrada (5) com filtro limitador de refluxo que deixa passar o fluido interno pela malha larga, ao contrário do que acontece nas restantes entradas. Apresenta-se ainda a uma directriz (6) mudando a direcção da água que por este meio aspira a almofada (13) que envolve a saída (8) com filtro limitador de refluxo que deixa passar o fluido interno pela malha larga, ao contrário do que acontece nas restantes saídas. Representa- se também a conduta (1) que encaminha o fluido interno desde a entrada (5) com filtro limitador de refluxo até à unidade (9) geradora de energia munida de válvula de seccionamento e apresenta-se também a conduta (2) que encaminha o fluido interno desde a unidade (9) geradora de energia munida de válvula de seccionamento até à saída (8) com filtro limitador de refluxo.

Na figura 6 pode observar-se, na face superior da conduta (1) a directriz (3) mudando a direcção da água que é encaminhada para uma almofada (12) que envolve a entrada (5) onde o filtro limitador de refluxo deixa passar o fluido interno pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes entradas. Nas faces laterais podem ver-se duas directrizes (6) mudando a direcção da água que por este meio aspira as almofadas que envolvem as saídas (8) com filtro limitador de refluxo que deixa passar a água pela malha larga ao contrário do que acontece nas restantes saídas.

Os referidos filtros nas aberturas (-5) e (8) das condutas (1) e (2) são constituídos por duas camadas de tecido ligadas uma à outra, a primeira de malha larga e a seguinte impermeável ou quase impermeável, estando esta segunda camada dotada de bocados de tecido que em resultado de diversos cortes nele efectuados apenas permanecem parcialmente ligados ao corpo principal, sendo estes bocados de dimensões superiores à dimensão da malha larga da primeira camada mas ainda assim pequenos quando comparados com a dimensão das aberturas (5) e (8) que estes filtros preenchem. A dimensão da malha é adequada para impedir a entrada dos elementos marinhos indesejados e o material dos dois tecidos bem como os cortes efectuados de molde a proporcionar flexibilidade e limitação apenas parcial do refluxo de modo a evitar transições bruscas no escoamento que ocorre no interior do dispositivo. Estes filtros limitam o refluxo da água no sentido do tecido com cortes para o tecido com a malha larga, dado que os bocados de tecido cortados ficam encostados à malha quando o refluxo ocorre, devendo portanto proceder-se à aplicação dos filtros com a camada de malha larga voltada para fora da conduta (1) nas entradas (5) e voltada para dentro nas saídas (8) da conduta (2), ficando por este meio assegurada a filtragem e a limitação do refluxo não existindo portanto qualquer eixo ou articulação de natureza mecânica, e não existindo a brusca e total interrupção do refluxo que ocorre nas clássicas válvulas anti -retorno , sendo a flexibilidade do conjunto adequada a absorver por deformação elástica súbitos aumentos de pressão.

EXEMPLOS DE REALIZAÇÃO DO INVENTO

Escolhida uma determinada profundidade para instalação do presente invento, por exemplo 15 metros de profundidade, começa-se por determinar o comprimento e a direcção mais frequentes da onda marítima que será adoptada como referência nesse local. De seguida constroem-se as condutas (1) e (2) com aberturas (5) e (8) e respectivas directrizes (3) e (6) que na forma de realização preferencial serão de betão armado. Para que o presente invento capte a máxima potência, deverá o seu comprimento ser igual ou superior ao comprimento da onda marítima. No entanto o presente invento pode ser construído com um comprimento inferior ao da onda marítima, embora neste caso a potência captada seja naturalmente inferior. É de referir que as paredes e lajes terão no seu interior ocos com tubos de comunicação com o exterior dotados de válvulas para enchimento e esvaziamento, de modo a que possam funcionar como tanques de lastro (não representado) assegurando flutuabilidade quando necessário. Após a construção em betão armado procede-se à instalação do equipamento hidromecânico que consiste essencialmente em filtros limitador de refluxo em duas camadas sobrepostas de tecido os quais colmatam totalmente as aberturas, numa unidade geradora de energia útil dotada de válvula de seccionamento instalada na ligação hidráulica entre as condutas (1) e (2).

Depois de construído em doca seca o recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia com ou sem contacto directo com a água do mar será rebocado até ao local de instalação uma vez que funciona como um corpo flutuante. Aí chegado procede-se inicialmente à abertura de válvulas de fundo (não representado) , que permitem a inundação do dispositivo para submersão quase total do dispositivo. De seguida são abertas válvulas (não representado) , que permitirão inundar os ocos existentes nas lajes e nas paredes de modo a conseguir- se a submersão total do dispositivo e o seu consequente fundeamento no local de instalação. A inversão desta última fase de submersão pode ser conseguida injectando ar nos ocos existentes nas paredes e laje de fundo do dispositivo o que permite fazer retornar o dispositivo à tona da água para efeitos da realização das tarefas de reparação e manutenção .

0 dispositivo poderá alternativamente ser construído em aço, em fibra de vidro, ou outros materiais, do que resultarão estruturas mais leves que nesse caso serão dotadas de lastro que poderá ser de betão.

As condutas (1) e (2) podem ser em número superior a dois, as quais podem ainda apresentar secção transversal não rectangular. Podem igualmente ser colocadas segundo outras disposições geométricas como por exemplo lado a lado ou em série, podendo a ou as ligações hidráulicas entre estes dois tipos de condutas (1) e (2) serem constituídas igualmente por condutas.

0 dispositivo pode ainda ser dotado de volantes de inércia nos elementos giratórios da unidade geradora de energia para assegurar funcionamento estabilizado nomeadamente no caso do comprimento do dispositivo ser diferente do comprimento da onda marítima.

0 referido dispositivo que consubstancia o recife artificial deve ser assente no fundo do mar junto à costa com a sua maior dimensão paralela à direcção de propagação da onda marítima, a uma altura ajustada através das referidas pernas (10) para provocar apenas a rebentação das ondas de temporal . As referidas directrizes podem se desenvolver como peça contínua envolvente de todas as entradas e saídas localizadas na mesma prumada de cada zona do dispositivo.

INDICAÇÃO DA FORMA COMO A INVENÇÃO É SUSCEPTÍVEL DE APLICAÇÃO INDUSTRIAL:

O facto do presente invento implicar a construção de grandes componentes, com configurações simples, em betão armado, em aço, e em tecido, permite a adopção de métodos de produção industrial que recorrem à pré- fabricação e utilizam materiais largamente dominados na indústria como o aço, o betão, a fibra de vidro ou os materiais compósitos. Como se trata de um dispositivo modular, a implementação em parques de ondas poderá ser conseguida pela produção em série deste dispositivo, seguida do seu fundeamento em extensas zonas junto à costa, o que se revela da maior vantagem do ponto de vista da sua aplicação industrial, dado que os estaleiros navais bem como as empresas de construção civil de maior capacidade industrial, já se situam junto aos grandes centros urbanos do litoral na maioria dos países do mundo.

Outra forma de aplicação industrial consiste nas obras marítimas de protecção contra a erosão costeira. Nesse âmbito o presente invento pode ser construído com uma altura adequada para provocar a rebentação das ondas de tempestade que passam por cima dele e assim diminuir o seu efeito de erosão costeira.

ÍNDICE DAS REFERÊNCIAS:

(1) Conduta de entrada

(2) Conduta de saída

(3) Directriz de entrada

(4) Crista da onda

(5) Entrada de água equipada com filtro limitador de refluxo

(6) Directriz de saída

(7) Cava da onda

(8) Saída de água equipada com filtro limitador de refluxo

(9) Unidade geradora de energia útil com válvula de seccionamento

(10) Perna do dispositivo

(11) Almofada em posição normal

(12) Almofada comprimida

(13) Almofada expandida

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Recife artificial de protecção costeira com unidade geradora de energia que capta simultaneamente a energia cinética bem como a energia diferencial de pressão devida à diferença de alturas de água existente entre a crista e a cava das ondas marítimas, convertendo-as em energia útil, caracterizado por duas ou mais condutas (1) e (2) justapostas e paralelas à direcção de propagação das ondas, a conduta superior dotada de directrizes (3) de forma arredondada que convergem para entradas (5) e que mudam a direcção do escoamento horizontal sob a crista da onda (4) transformando-o em escoamento que é concentrado e encaminhado para as entradas (5) sendo assim aproveitada a energia cinética na crista da onda para empurrar a água para dentro das entradas (5) , a conduta inferior dotada de directrizes (6) arredondadas que divergem das saídas (8) e que mudam a direcção do escoamento que delas sai transformando-o num escoamento precisamente com o sentido do escoamento natural debaixo da cava (7) sendo aproveitada a energia cinética na cava da onda para aspirar a água para fora das saídas (8) , sendo que em todas as aberturas supra-referidas existem filtros para atenuação do refluxo que limitam a saída de água pelas entradas e limitam a entrada de água pelas saídas, sendo que as condutas estão ligadas hidraulicamente existindo nessa ligação uma unidade geradora de energia útil com válvula de seccionamento (9) que se fecha automaticamente em situação de temporal para que o dispositivo se comporte como um recife induzindo a rebentação das grandes ondas que passam por cima dele, sendo para o efeito regulada convenientemente a altura de assentamento sobre o fundo do mar pelo adequado comprimento das pernas (10) , sendo que a referida válvula (9) se abre de novo automaticamente quando termina o temporal para permitir o escoamento da conduta (1) para a conduta (2) e assim impulsionar a unidade geradora de energia útil (9) através do contacto directo com esse fluxo de água do mar.

2. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos filtros nas aberturas (5) e (8) das condutas (1) e (2) serem constituídos por duas camadas de tecido ligadas uma à outra, a primeira de malha larga e a seguinte impermeável ou quase impermeável, estando esta segunda camada dotada de bocados de tecido que em resultado de diversos cortes nele efectuados apenas permanecem parcialmente ligados ao corpo principal, sendo estes bocados de dimensões superiores à dimensão da malha larga da primeira camada mas ainda assim pequenos quando comparados com a dimensão das aberturas (5) e (8) que estes filtros preenchem, sendo a dimensão da malha adequada para impedir a entrada dos elementos marinhos indesejados e sendo o material dos dois tecidos bem como os cortes efectuados de molde a proporcionar flexibilidade e limitação apenas parcial do refluxo de modo a evitar transições bruscas no escoamento que ocorre no interior do dispositivo, sendo que estes filtros limitam o refluxo da água no sentido do tecido com cortes para o tecido com a malha larga, dado que os bocados de tecido cortados ficam encostados à malha quando o refluxo ocorre, devendo portanto proceder-se à aplicação dos filtros com a camada de malha larga voltada para fora da conduta (1) nas entradas (5) e voltada para dentro nas saídas (8) da conduta (2) , ficando por este meio assegurada a filtragem e a limitação do refluxo não existindo portanto qualquer eixo ou articulação de natureza mecânica, e não existindo a brusca e total interrupção do refluxo que ocorre nas clássicas válvulas anti-retorno, sendo a flexibilidade do conjunto malha mais bocados de tecido cortados a adequada para absorver por deformação elástica súbitos diferenciais de pressão criando folgas adequadas entre os bocados de tecido e a malha para um refluxo parcial que será tanto mais intenso quanto mais elevado for o diferencial de pressão .

3. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser invisível à superfície da água, de provocar o rebentamento da onda de temporal antes de esta atingir a costa, de efectuar o aproveitamento da energia cinética da onda marítima para produzir energia útil para além de efectuar simultaneamente o aproveitamento da energia diferencial de pressão originada pelo desnível das massas de água entre a crista (4) e a cava (7) da onda para os mesmos fins de produção de energia útil, accionando uma mesma unidade de produção de energia útil com ambas as supra referidas formas de energia capturadas .

4. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser constituído por condutas (1) e (2) em número igual ou superior a dois, as quais podem apresentar secção transversal não rectangular, as quais podem ser colocadas segundo outras disposições geométricas como por exemplo lado a lado ou em série, podendo a ou as ligações hidráulicas entre estes dois tipos de condutas (1) e (2) serem constituídas igualmente por condutas .

5. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter paredes ocas nas quais é injectado ar para o fazer flutuar ou injectada água para o fazer submergir.

6. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter um volante de inércia nos elementos giratórios da unidade geradora de energia para assegurar funcionamento estabilizado nomeadamente no caso do comprimento do dispositivo ser diferente do comprimento da onda marítima.

7. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser assente no fundo do mar junto à costa com a sua maior dimensão paralela â direcção de propagação da onda marítima, a uma altura ajustada através de pernas (10) para provocar apenas a rebentação das ondas de temporal .

8. Recife artificial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter directrizes que se desenvolvem como peça contínua envolvente de todas as entradas e saídas localizadas na mesma prumada de cada zona do dispositivo.

9. Recife artificial de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pela existência de almofadas exemplos (11) , (12) e (13) , construídas em fino material flexível, de preferência de borracha, e que envolvem todas as entradas (5) e saídas (8) existentes nestas condutas como barreiras à circulação de água do mar, sendo que cada almofada está ligada simultaneamente a entradas e saídas da mesma prumada da mesma zona do dispositivo, estando o interior das condutas e das almofadas preenchido com uma quantidade fixa de fluido que assim fica totalmente isolado da água do mar, sendo o escoamento provocado pelas directrizes (3) encaminhado para as referidas almofadas, sendo assim aproveitada a energia cinética da crista da onda para comprimir a almofada (12) para além da compressão devida unicamente à elevação da crista, conseguindo-se por este meio injectar o fluido contido na almofada pelas entradas munidas dos filtros limitadores de refluxo (5) existentes na conduta (1) , a conduta inferior (2) dotada de directrizes (6) que divergem das almofadas (13) que cobrem as saídas dotadas dos filtros limitadores do refluxo (8) , directrizes estas que levam a que o escoamento horizontal de sentido contrário ao da propagação existente na cava da onda aspire as superfícies da almofada (13) provocando a sua expansão para além daquela originada unicamente pela redução da altura na cava da onda, provocando a saída de fluido da conduta (2) , sendo por este meio aproveitada a energia cinética na cava da onda para aspirar o fluido para fora das saídas (8) , e assim impulsionar a unidade geradora de energia útil (9) através do contacto directo com o fluxo interior, sem contacto directo entre a unidade geradora de energia útil (9) e a água do mar.