WO2015074629A1

WO2015074629A1 - Aparato con sistema boyante para generar potencia mecánica

Info

Publication number: WO2015074629A1
Application number: PCT/CR2014/000004
Authority: WO
Inventors: Billy Dennis Willoughby; Gary Eugene Collins
Original assignee: Tripleee Power Source (Costa Rica), S.A.
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2015-05-28
Also published as: CR20130604A

Abstract

Un aparato con sistema para transformar la fuerza boyante en movimiento de un eje sumergido en agua. La invención que se presenta, se basa en una configuración mecánica, hidráulica y eléctrica, en donde se utiliza aire que por su propiedad de flotabilidad, impulsan un rodete tipo turbina. El rodete está montado dentro de un tanque lleno de agua que tiene una gravedad específica mayor que la del aire; de esta manera, se utiliza el aire para generar rotación en el rodete en una u otra dirección, según la configuración de los álabes. Un eje de salida está conectado operativamente al rodete, el cual se conecta a una caja de engranes (reductora/multiplicadora) u a otros dispositivos en los que se desea la potencia de rotación. En esta invención, las propiedades de fuerza boyante que tiene el aire en el agua, se combinan y aprovechan para producir potencia de rotación, y por ende, energía.

Description

APARATO CON SISTEMA BOYANTE PARA GENERAR POTENCIA MECÁNICA

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con el sector tecnológico de los aparatos para la generación de electricidad, que cubre la producción, conversión o distribución de electricidad junto con el control y mando del aparato correspondiente. Otro sector específico relacionado es el de la Energía Boyante.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un aparato con un sistema para transformar la fuerza boyante en movimiento de un eje sumergido en agua, a partir de fuentes múltiples de energía natural. Más específicamente, este invento utiliza fuentes naturales de energía, tal como la flotabilidad para generar energía utilizable.

En el pasado, y aún en tiempos presentes, los combustibles fósiles han sido la fuente principal de energía más utilizada. El carbón, petróleo y gas natural se han utilizado en instalaciones de plantas de energía, en donde el agua se convierte en vapor y este mueve grandes turbinas, que a su vez mueven generadores para producir electricidad.

Es bien conocido, que los combustibles fósiles tienen una enorme desventaja: la contaminación ambiental que producen como subproducto de la generación de electricidad, y su relativa "agotabilidad" en un futuro no tan lejano.

Existen reservas importantes de combustibles fósiles alrededor del mundo, haciendo del suministro de este algo confiable a costos razonables, sin embargo, dada la gran dependencia global de este bien, siempre estará sujeto a variaciones muy significativas en su precio, que dependerán de las consideraciones políticas y financieras del momento. Esta incertidumbre pone el desarrollo económico mundial en las manos de fuentes y recursos que pueden no ser fiables o de confianza. Las fuentes alternativas de energía están disponibles: tales como la energía solar directa, la energía eólica, las corrientes oceánicas y (as máquinas de las mareas. Cada una de estas fuentes de energía tiene sus propias ventajas y desventajas, tales como los costos de construcción , la eficiencia, la ubicación, etc.

Aunque la generación de energía nuclear ha demostrado ser fiable en la mayoría de situaciones, en caso de desastres naturales o simplemente de gestión humana negligente, eventos imprevistos pueden producir consecuencias catastróficas que ponen en peligro la existencia humana por generaciones. Por otra parte, la gestión segura de las barras de combustible nuclear gastado de vida media-larga, crea problemas por su propia complejidad.

Sería altamente deseable proporcionar un sistema y un método de generación de energía para su uso en una amplia variedad de aplicaciones que sea confiable y que no dependa de los combustibles fósiles o nucleares, y que además proporcione eficiencias de operación rentables. De esta forma, la utilización de fuentes universalmente disponibles como lo son la fuerza boyante para producir energía, se convierten en elementos altamente deseables para su aprovechamiento.

Las situaciones planteadas anteriormente no pretenden descalificar radicalmente los sistemas de generación de energía existentes, nuestro objetivo no es sino demostrar que se puede mejorar en la generación energética haciendo mejoras notables con ayuda de la tecnología actual. Ejemplos con tecnologías similares se encuentran en los documentos de patentes:

US-2010-0180587 "Producción de potencia empleando fuerza boyante, gravedad y energía cinética", de los Estados Unidos. En este caso, el aparato produce energía utilizando un tubo vertical lieno de liquido. En nuestro caso, se utiliza un tanque en posición horizontal lleno de líquido que contiene el mecanismo giratorio que produce la energía.

US-2013-0241206 "Aparato y método para la generación de potencia a través de la corriente de un fluido", de los Estados Unidos. Este sistema utiliza una cámara de aceleración configurada para aumentar la aceleración del flujo de un fluido, mientras que en nuestro caso, la aceleración se logra por la propia fuerza boyante del aire.

WO-2013-128466 "Máquina que utiliza la gravedad y la fuerza boyante para actuar sobre objetos", de la Organización Mundial de Propiedad Intelectual. En nuestra invención no se requiere el uso de la fuerza gravitacional para generar potencia.

JP-2007-023797 "Dispositivo para generar potencia utilizando la fuerza boyante, la gravedad y el aire", de Japón. Al igual que en la patente WO- 2013-128466, nuestro sistema no requiere de la fuerza gravitacional para la generación de potencia.

KR-10-2012-0075318 "Equipo amigable con el ambiente para la generación de energía, el cual genera potencia a través de la fuerza boyante y la gravedad por medio de la fuerza mecánica", de Corea. Al igual que en la patente WO-2013-128466 y JP-2007-023797, nuestro sistema no requiere de la fuerza gravitacional para la generación de potencia. En resumen, el estado del arte de los aparatos para generar electricidad en general ha resuelto de diversas maneras la necesidad de producir energía eléctrica. Estos sistemas presentan tres limitaciones importantes: a) La utilización de los combustibles fósiles que producen como subproducto de la generación de electricidad, provoca una enorme contaminación ambiental y su relativa "agotabilidad" en un futuro no tan lejano. b) Las fuentes alternativas de energía están disponibles: tales como la energía solar directa, la energía eólica, las corrientes oceánicas y las máquinas de las mareas tienen sus propias ventajas y desventajas, tales como los costos de construcción, la eficiencia, la ubicación, etc. c) La generación de energía nuclear ha demostrado ser fiable en la mayoría de situaciones, en caso de desastres naturales o simplemente de gestión humana negligente, eventos imprevistos pueden producir consecuencias catastróficas que ponen en peligro la existencia humana por generaciones.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente Invención es proporcionar un aparato para transformar la fuerza boyante en movimiento de un eje sumergido en agua el cual se basa en un sistema de construcción (ver Figuras 1 ,2,3), compuesto principalmente por: Base de ventiladores, Ventiladores, Bomba de alta presión, Eje de tracción, Caja reductora, Eje de salida, Tuberías de aire forzado, Conjunto de baterías, Inversor, Ruedas del rotor, Tanque de agua, Receptáculos de aire, Línea de alimentación eléctrica del inversor a los ventiladores, Baterías e inversor hacia fuente alternativa de energía, Línea de alimentación eléctrica del inversor.

A partir de la fuerza boyante, definida matemáticamente por el principio de Arquímedes como:

F_b = e-V (Ecuación 1 ) donde:

F_b = fuerza boyante (Newtons) ε = peso específico del fluido (kg*m/s²/m³, para el agua ε=1000)

V = volumen desplazado del fluido (m³)

Se produce el efecto de flotabilidad, que derivado de la Ecuación 1 dice:

"Un cuerpo que se encuentre en un fluido, ya sea flotando o sumergido, es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido desplazado. La fuerza boyante (o flotante) actúa verticalmente hacia arriba a través del centroide del volumen desplazado". En nuestro caso, la fuerza boyante de las burbujas de aire moverá los álabes convirtiendo el movimiento vertical de las burbujas en un movimiento rotacional del eje del rodete producto del par de torsión, definido como:

T = F_b D (Ecuación 2) donde:

T = torsión (Newton-metro)

F_b = fuerza boyante (Newtons)

D = distancia (metros)

Para el sistema de generación de energía propuesto (Figura 1 ), se requiere de un tanque de sección transversal circular (Figura 2, punto 1 1 ) relleno con agua, que contendrá las ruedas del rotor (Figura 2, punto 10).

El eje de tracción (Figura 1 , punto 4) se coloca de manera horizontal y sus extremos salen del tanque, con el objetivo de poder conectarse mecánicamente a ta caja reductora (Figura 1 , punto 5).

En el tanque existen entradas para el aire a mayor presión de la atmosférica; el rodete es de acero el cual garantiza estabilidad estructural, y existen salidas de aire en la parte superior del tanque para evitar su presurización.

Para la alimentación de la energía de la bomba de alta presión y los ventiladores (Figura 3, punto 13), se requiere de un banco de baterías (Figura 2, punto 8) y de un inversor eléctrico (Figura 2, punto 9) para convertir la corriente alterna producida por una fuente alternativa de energía (Figura 3, punto 14), en corriente directa lista para almacenarse en las baterías. Se requiere también de un controlado* de carga para proteger a la batería de las sobrecargas o sobredescargas profundas. El sistema consiste en un tanque cilindrico lleno de agua dispuesto horizontalmente, y con aberturas en su parte superior, dentro del cual existe urv arreglo de alabes (ruedas) conectados a un rotor, el cual gira por medio de la fuerza de torsión que produce el aire que se genera en la parte superior del tanque por medio de la bomba de alta presión y los ventiladores. Este aire se mueve a través de las tuberías de aire forzado que bajan a la parte inferior del tanque y que entran al mismo; este aire mueve los álabes debido a la fuerza boyante. El rotor tiene conectado un eje el cual se acopla a una caja reductora/multiplicadora que transforme el movimiento de rotación del eje en otra forma aprovechable de la energía, como el trasiego de líquidos por medio de bombas mecánicas.

Las realizaciones específicas descritas se presentan con la intención de ilustrar las posibilidades de diseño y construcción de diversas variantes de aparatos interactivos bajo el sistema de generación revelado en esta invención. Esto no excluye la posibilidad de configurar múltiples versiones de esta invención bajo el mismo esquema de este sistema.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra el esquema en tres dimensiones del sistema propuesto y sus partes, a saber:

1 ) Base de ventiladores

2} Ventiladores

3) Bomba de alta presión

4) Eje de tracción

5) Caja reductora

6) Eje de salida

7) Tuberías de aire forzado

La Figura 2 muestra la parte posterior del sistema y sus partes, a saber:

8) Conjunto de baterías

9) Inversor

10) Ruedas del rotor

1 1 ) Tanque de agua

12) Receptáculos de aire

La Figura 3 muestra una vista transversal del sistema y sus partes, a saber:

13) Línea de alimentación eléctrica del inversor a los ventiladores

14) Baterías e inversor hacia fuente alternativa de energía.

1 5) Línea de alimentación eléctrica del inversor.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para transformar la fuerza boyante en movimiento de un eje sumergido en agua conforme al sistema descrito (Figura 1 , Figura 2 y Figura 3), con una Base de ventiladores, Ventiladores, Bomba de alta presión, Eje de tracción, Caja reductora, Eje de salida, Tuberías de aire forzado, Conjunto de baterías, Inversor, Ruedas del rotor, Tanque de agua, Receptáculos de aire, Línea de alimentación eléctrica del inversor a los ventiladores, Baterías e inversor hacia fuente alternativa de energía, Línea de alimentación eléctrica del inversor.

2. El aparato como se reclama en la reivindicación 1 en la cual la caja reductora (5) se reemplaza por un generador eléctrico.

3. El aparato como se reclama en la reivindicación 1 en la cual la energía de las baterías (14) proviene de una fuente termal.

4. El aparato como se reclama en la reivindicación 1 en la cual la energía de las baterías ( 14) proviene de una reacción química.

5. El aparato como se reclama en la reivindicación 1 en la cual la energía de las baterías (14) proviene de ta energía sotar.

6. El aparato como se reclama en la reivindicación 1 en la cual la energía de las baterías (14) proviene de la generación eólica.