WO2016066866A1 - Sistema para la obtencion y suministro de agua potable y electricidad a un nucleo de poblacion a partir de agua de mar - Google Patents

Sistema para la obtencion y suministro de agua potable y electricidad a un nucleo de poblacion a partir de agua de mar Download PDF

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WO2016066866A1
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tank
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electricity
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Inventor
Francisco CORTES SANCHEZ
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Cortes Sanchez Francisco
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/144—Wave energy

Definitions

  • the present invention relates to a system for obtaining and supplying drinking water and electricity to a population center from seawater
  • the object of this invention is to take advantage of the tides and waves of the sea to store the water in platforms near the coastal areas, to pump them later, with the energy generated by the fall of the water stored on a hydraulic turbine, to a reservoir on the mainland of a coastal area so that said water stored at a certain height can by gravity produce electricity for the use of the population and also supply electricity and seawater for a desalination plant and obtain potable water for the coastal city.
  • the field of the present invention is the field of electricity production by means of renewable energies in this case based on wave and tidal force.
  • the industrial field is that of the auxiliary industry of water distribution and distribution of electrical energy.
  • This invention is totally new, since the inexhaustible hydraulic resources of the sea are used, taking advantage of the kinetic energy of the sea water, by means of the differences in the water level of the tides and with the help of the waves to accumulate the water in platforms Coastal
  • the force exerted by water is the product of its mass (m) and the acceleration of gravity (g).
  • the vertical distance is the jump (hdisp).
  • the net power would be equal to the efficiency of the system multiplied by the density of water multiplied by the acceleration of gravity multiplied by the jump, we would have a power in Watts.
  • a single turbine coupled with the pump in positive transmission that I will expose in the operation of the system of this invention can raise about 1,500 cubic meters at the time that if we divide it between the 3600 seconds that the hour has We will have a flow rate of approximately 416 liters per second per turbine and centrifugal pump.
  • the water would be dammed as close to the coast to be redirected back to the sea, applying it to a PCH, a small mini-power plant.
  • a net power that would be the following:
  • the energy produced with wind energy is an intermittent energy and is not a continuous production of energy as is the case of these plants in combination with mini-power plants.
  • the maintenance would be minimal in costs since the hydraulic ram is not expensive and its elements neither, the duration of the same if they are of good materials can have a duration superior to 40 years.
  • wind turbines could be used to support these drive systems.
  • the option of being able to apply with the energy produced in the mini-power plants (PCH), with the water stored from the sea, in the coastal areas, applying the peltier system to produce drinking water in smaller quantities and lower yields than the desalination plants, since to produce about 3,000 liters of water a day with a relative humidity between 50 percent and 85 percent requires a useful power of about 100 Kwh., a very low yield compared to reverse osmosis plants but with the advantage of not affecting the environment.
  • the saline remains that will be deposited in the desalination plant would be mixed when they are sent to the sea, with the turbinated water from the electric mini-plant, when the water also returns to the sea, when these remains are diluted in these quantities of water so large, its saline influence would be minimal and even more so when the seawater is renewed in the deposits and can come from different drive plants located in different coastal points, in addition to reverting to the sea the drinking water used by the population that after being used and purified would not carry any saline amount, so the saline effects of the coastal area would be practically null or of minimal impact.
  • the object of this invention is to take advantage of the tides and waves of the sea to store the water on platforms near the coastal areas, to then pump them to a deposit on land of a coastal area so that said water stored at a certain height can by gravity produce electricity for the use of the population and also supply electricity and seawater to a desalination plant for the production of drinking water to the coastal city.
  • basically the invention consists in taking advantage of the tides and jumps of greater altitude of the waves of the sea, to store the water in platforms near the coastal areas.
  • This system would be constituted by platforms that would be located in the coastal areas or in the open sea near the coasts.
  • the platform would be fixed, anchored to the seabed and as close to the coast as it could be made of concrete or metallic structure resistant to marine water, such as stainless steel or basalt lighter and harder than steel. Prior to the installation of the platforms, a preliminary study of the waves of the tides would be carried out, in this coastal area, in order to obtain a better performance of the systems of the plants.
  • the open sea platforms could have the rectangular or square shape as if it were a slope in slope or in vertical.
  • the water would be deposited as if it were a pool or cistern with a minimum depth of 1 meter and with a length of 175 meters by 75 meters wide, similar to the surface of a football field.
  • the plant would have, with ducts or pipes of sufficient diameter or width, being able to be made of concrete, when applied to Archimedes screw turbines operating in reverse.
  • the plant must have signage as is currently done with marine buoys or lighthouses to indicate its location and avoid any kind of danger to sea or air navigation.
  • This lighting signaling can be done by solar or wind energy, with small wind turbines or photovoltaic panels since it requires little consumption.
  • the plants in the open sea would have several ramps for the reconduction of the water, of the waves of higher altitude, that would be part of the platform that would go in increasing direction with an inclination of at least 5 degrees above the level of the sea that would increase up to a maximum of 90 degrees in the direction of the sea towards the plant, being able to design these ramps according to inclination to the necessary degrees for a greater performance of water capture from the sea for these platforms.
  • the ramps on the plant would be located at the four cardinal points, north, south, east and west in this way, higher performance could be obtained for the capture of water from the waves due to wind changes.
  • the platforms would have concrete blocks of sufficient size and weight to protect marine plants and give them enough shelter from the waves but without interfering with the ramps for the greatest possible water withdrawal.
  • the platforms would have a floor formed of metal grilles for the evacuation of water from the plant to the sea, sufficiently resistant to oxidation of sea water, and of sufficient resistance to the weight of the equipment to be installed from turbines, pumps , hydraulic ram etc.
  • the platforms can be of different heights and measures depending on where they are going to be installed due to the differences in waves, (tides) since there can be coastal areas with waves of 9 meters of wave and in other places coastal 12 meters of wave or higher.
  • the marine platforms located on the same coasts would be a type of embankment or vertical dike, the platform being able to have an elevation from the same water collection or "L" shaped tank in direction from the platform to the sea, to obtain greater water capture from the waves of the sea, since in the high tide tides the ramps would not be necessary to fill the platform's reservoir.
  • the measures of these platforms that are installed in the same coastal areas can be kilometers long, minimum depth of 1 meter and width similar to the current levees of more than 40 meters.
  • the estuaries, the marshes and said harbor protection and shelter docks are not being used and can be used if certain modifications are made to capture the water and raise it, such as the marine platforms and can save large investment costs with which They already exist on many coasts, and may be another option to the platforms indicated.
  • the multipulsor hydraulic ram is applied in these current infrastructures to raise large amounts of water, it is possible to lift with a single ram more than 1,000 liters per minute and heights greater than 100 meters.
  • This kinetic energy of the water would be used to apply to different turbines that would move centrifugal pumps or piston pumps that would be located close to the turbines to raise the water and take it by general pipe to the coasts, storing the water in small dams, large deposits or rafts that are located at the highest possible levels to take advantage of the kinetic energy of this stored water when it is returned to the sea, being able to obtain large amounts of electrical energy, and drinking water when electric mini-plants are applied, in these coastal areas.
  • the hydraulic ram can also be applied (by means of a set of multipulsor hydraulic rams) taking advantage of the unevenness of the platform's water to drive this stored water to large areas at greater levels to take advantage of the water.
  • the water of the waves of higher altitude of the tide would be redirected by means of the ramps or (ramp) from the sea in the direction towards the top of the plant, which would be found with an upper grid filter that prevents bodies or objects from entering from the sea, in the deposit or deposits of the platform.
  • the turbines, pumps and hydraulic ram would be installed just below the interior of the platform where the deposited water is collected, on a grid floor of sufficient resistance to the weight of the equipment and to the oxidation of seawater, the ideal for the installation of This grid floor could be installed over 1 meter above sea level or higher for higher plant performance, in other cases it can be installed at sea level.
  • centrifugal pump that would also take the water from the top of the tank plant, would be applied on its impeller and in turn would rotate its axis that would be applied to the turbine
  • the kinetic energy of the turbine transmission is used, in the same positive direction of rotation as the centrifugal pump, achieving greater impulse of kinetic energy on the centrifugal pump and greater performance in the water supply to the general pipe that goes to the coastal area.
  • the turbine would drive the centrifugal pump by raising the sea water, which is under the grid floor of the platform in this case the pump centrifuges the performance would be lower.
  • the application system for the pumps if they capture the water from the platform or from the grid floor or from the sea floor, the axis of the screw turbine would be coupled by means of the multiplier and the transmission system to said pumps, being able to obtain greater performance when the drive coupling between turbine and impeller or pump,
  • the ram or ram would evacuate the water through the grid floor of the plant, towards the sea.
  • FIGURE 1 Schematic side view of the part corresponding to the collection and sending thereof.
  • FIGURE 2 Schematic side view of seawater storage on land and electricity and drinking water generating devices
  • the present invention relates to a system for obtaining and supplying drinking water and electricity to a population center from seawater, therefore the object of this invention is to take advantage of the tides and waves of the sea to store water on platforms near the coastal areas, to be pumped afterwards, with the energy generated by the fall of the stored water, on a hydraulic turbine, to a reservoir on the mainland of a coastal zone so that said water stored in a tank at a certain height It can produce electricity for the use of the population and also supply electricity and seawater to the desalination plant for the production of drinking water for the coastal population.
  • .- Salt water storage tank (3) consisting of a large capacity tank that has:
  • the tank (3) would be supported on the sea floor (1) by means of some supporting pillars (2).
  • the upper edge of the tank (3) would be located slightly below the water level at high tide (11) and the height of the tank would be adequate so that the distance between the lower edge of the tank (3) and the height of the water level Water at low tide (12) was at least 2 meters high.
  • the first water outlet filter (13) serves a pipe (15) that connects the tank (3) with the turbine "T” (16) and has a pressure regulator (14) in its middle part.
  • the second water outlet filter (19) serves a pipe (20) that connects the tank (3) with the impeller ⁇ "(18) and which in its middle part has a water pressure regulator (21)
  • the impeller ⁇ "(18) can be a booster pump or a hydraulic ram If the impeller ⁇ "(18) does not receive sufficient water flow from the tank (3), a suction pipe (23) is provided that reaches almost the seabed (1) and has a filter ( 22) and a pressure regulator (24). Both the "T" turbine (16) and the impeller ⁇ "(18) are located on a grid platform (10), which can also support some other devices .
  • the pipe (26) conducts the salt water by means of the impeller ⁇ "(18) to a reservoir (30) located on the mainland through the inlet valve (27).
  • the tank (30) on the mainland has a safety and control gate (45), a drain pipe (31) to the sea through the general pipe (44) and a water filter (32) at its bottom and a pipe (41) that supplies salt water to the desalination plant (42).
  • the deposit (30) on the mainland could be replaced by an existing installation such as a reservoir, a large raft, a dam or similar installation.
  • the water filter (32) supplies a pipe (33), with a water pressure regulator in its middle part (34) and which flows through a water inlet valve (35) into an electric minicentral that is moved by the pressure exerted by salt water in its fall from the tank (30). From the electric minicentral comes a pipe (37) that returns the remaining water from it to the pipe (44) and from here to the sea.
  • two power supply cables come out of the mini power plant, one (40) to the desalination plant (D) (42) and another (38) to an electric power distributor (39).

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad y agua de mar a una desaladora, para la producción de agua potable para la población costera.

Description

SISTEMA PARA LA OBTENCION Y SUMINISTRO DE AGUA POTABLE Y
ELECTRICIDAD A UN NUCLEO DE POBLACION A PARTIR DE AGUA DE MAR
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar
Por tanto el objeto de dicha invención es aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearlas después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada a una cierta altura pueda por gravedad producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad y agua marina para una desaladora y poder obtener agua potable para la ciudad costera.
CAMPO DE LA INVENCIÓN.
El campo de la presente invención es el campo de producción de electricidad por medio de las energías renovables en este caso a base de fuerza undimotriz y mareomotriz.
Igualmente el ámbito industrial es el de la industria auxiliar de distribución de agua y distribución de energía eléctrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Como es sabido hay diferentes formas de producir energía eléctrica mediante las olas del mar y mareas, también para potabilizar el agua del mar.
Pero en ningún caso conocido se utilizan para que la acumulación de agua en un depósito en el mar pueda reenviar esta agua a depósitos en la costa que a su vez producirán energía eléctrica tanto para la población como para suministrar energía a una planta desaladora, con esta energía eléctrica aplicada al agua marina procedente de estos depósitos, se obtendría agua potable para el núcleo urbano de la costa.
Esta invención es totalmente novedosa, ya que se aprovechan los inagotables recursos hidráulicos del mar, aprovechando la energía cinética del agua del mar, mediante la diferencias de nivel de agua de las mareas y contando con la ayuda de las olas para acumular el agua en plataformas costeras.
Además las ventajas energéticas y de medio ambiente son de gran trascendencia.
La fuerza que ejerce el agua es el producto de su masa (m) y la aceleración de la gravedad (g). La distancia vertical es el salto (hdisp).
Energía liberada= m x g x h salto = joules/seg.
La potencia neta seria igual a la eficiencia del sistema multiplicado por la densidad del agua multiplicada por la aceleración de la gravedad multiplicado por el salto, tendríamos una potencia en Watios.
g = gravedad = 9.81 [m/s2]
H = salto neto de presión en la turbina h [m.c.a.]
η = rendimiento del sistema
p = densidad del agua = 1000 [kg/m3]
Q [m3/s] = es el caudal de agua que atraviesa la turbina
Pneta= η x 1000 x Q x 9.8 x h presión = vatios.
Supongamos que tenemos los siguientes parámetros de unas plataformas en las zonas costeras de una longitud de 2.000 metros, de 20 metros de anchura y de una profundidad de 2 metros, algo similar a un dique de protección a las zonas costeras. En este caso tendríamos 2.000x20x2= 80.000 metros cúbicos de agua almacenada.
Durante el primer intervalo de la bajamar pongamos que solo impulsamos el 50% y en el segundo intervalo el otro 50% de la misma cantidad es decir los 80.000 metros cúbicos en la zona costera. Esta agua se impulsaría con arietes hidráulicos multimpulsores nunca utilizados en el mar y que serian de gran tamaño y con varias válvulas de impulsión pudiendo un solo ariete impulsar más de 1000 litros por minuto, según caudal de entrada, elevando el agua a un desnivel de más de 100 metros y a una distancia de más de 1000 metros.
En litros por segundo seria unos 16 litros por ariete que si aplicamos unos 120 arietes supondrían un caudal de 1.920 litros por segundo.
Si estos 1.920 litros los multiplicamos por las 12 horas que serían 43.200 segundos de bajamar que es cuando funciona el sistema tendríamos una estimación de elevación de agua hasta las costas de 82.944 metros cúbicos es decir 82.944.000 litros.
En el caso de otra plataforma que aplicamos las turbinas y bombas, pongamos que tenemos un desnivel de 5 metros desde el depósito hasta la entrada de la turbina, con un caudal de unos 10.000 litros por segundo.
Podemos conseguir una energía liberada aproximada de:
Energía liberada= mxgxh salto= joules/seg.
En este caso se podría conseguir ELib= 10.000l/sx9,80x5m= 490.000 joules/seg.
Por lo tanto si 1 joules/seg equivale a 1 W-s (vatio-segundo).
Tendremos una potencia aproximada de 490 kwh. Turbinas y bombas en el mercado actual con esta potencia pueden elevar el agua a más de 100 metros de altitud y caudales entre 800 y 1.500 metros cúbicos a la hora.
Si disponemos de mayores caudales y mayores desniveles o salto de salida en la planta, incrementaremos la impulsión de los metros cúbicos a la hora, y de altitud, aplicando mayores turbinas y bombas de impulsión para llevar el agua marina al depósito ubicado en la zona costera.
Por lo tanto una sola turbina acoplada con la bomba en transmisión positiva que expondré en el funcionamiento del sistema de esta invención puede elevar unos 1.500 metros cúbicos a la hora que si lo dividimos entre los 3600 segundos que tiene la hora tendremos un caudal por segundo de 416 litros aproximadamente por turbina y bomba centrifuga.
Si aplicamos 25 turbinas con las 25 bombas centrifugas tendremos 25X416I/S = 10.400 litros por segundo aproximadamente.
Si esto lo multiplicamos por los 43.200 segundos que tiene las 12 horas de los dos ciclos de bajamar tendremos 43.200 seg. X 10.400 litros= 449.280 metros cúbicos, ((449.280.000 litros).
Si aplicáramos turbinas tornillo de Arquímedes los rendimientos podrían ser incluso superiores a las turbinas convencionales, pudiendo elevar mayores cantidades de agua.
Pudiendo aumentar las cantidades si se tienen otras plantas y se centraliza el agua en un determinado embalse o pequeña presa en la zona costera.
El agua quedaría embalsada lo más próximo a la costa para ser reconducida nuevamente al mar, aplicándola a una PCH, pequeña minicentral eléctrica. Supongamos que el agua almacenada la tenemos en una pequeña presa de la zona costera de un desnivel de 60 metros, podemos conseguir una potencia neta que sería la siguiente:
Pneta= nx100xQx9,8x h presión= wh
449.280.000 litros almacenados entre los 86.400 segundos (de las 24 horas del día) tendremos 5.200 litros por segundo.
Tendríamos entonces una potencia neta de: 0,85x5.200x9,80x60= 2598,960 Kwh. Si alcanzamos cotas superiores a los 100 metros con la misma agua marina embalsada en la presa podemos generar una potencia superior de 4.000 kwh, durante las 24 horas de suministro eléctrico para la población costera y la desaladora.
Pudiendo suministrar energía eléctrica a más de 6.000 abonados, para una población de más de 30.000 habitantes. Si lo comparamos con la energía eólica de un aerogenerador de 3 Mw, de potencia que empezaría a funcionar cuando el viento alcanza una velocidad de 3 a 4 metros por segundo, llegando a la máxima producción de electricidad con un viento de unos 13 a 14 metros por segundo.
Si superan los vientos velocidades de 25 metros por segundo se bloquea y se para el generador no generando energía eléctrica. Si de promedio anual de las 8.760 horas anuales, solo se obtiene un rendimiento de un 30% es decir se tendrían unas 2.628 horas de rendimiento anual de generación de energía eléctrica.
Dentro de estas horas dependiendo de la velocidades del viento por ejemplo con velocidades de 3 a 4 metros por segundo solo genera 250 Kwh., en un intervalo de tiempo y en otras velocidades superiores del viento se generarían diferentes potencias por ejemplo con una velocidad de 10 metros por segundo produciría una energía de unos 1.200 Kwh. Y en velocidades de unos 14 metros por segundo es cuándo llegaría al rendimiento máximo de potencia de los 3 000 Kwh.
Por lo que un aerogenerador o varios de esta potencia pueden producir menor cantidad de energía que estos sistemas.
Pudiendo en determinados momentos producir los 3.000 Kwh., sin poder aprovecharlos, por no tener demanda de consumo en determinadas horas del día y no poder acumular la energía con este sistema o en otros momentos no producir nada por no tener la velocidad de viento apropiada para poner en marcha el aerogenerador.
La energía que se produce con la energía eólica es una energía intermitente y no es una producción de energía de forma continua como es el caso de estas plantas en combinación con las mini-centrales eléctricas.
Los costes de estos aerogeneradores aproximados es de 1 millón de euros por Mw. de potencia en este caso sería de unos 3 millones de euros el coste del aerogenerador. Costes de mantenimiento seria aproximadamente el 3% de su valor unos 90.000 euros al año a esta cifra deben sumarse costes de licencias, obras, tendidos eléctricos etc.
Se requiere de personal altamente cualificado y de medios altamente costosos de grúa, camión góndola etc.
Y en caso de avería de cualquier componente principal que se tuviera que sustituir en los 20 años de duración del aerogenerador puede suponer unos costes de más del 15% del valor total del generador, por lo que la inversión podría quedar muy mermada.
Con los sistemas de estas plantas podemos tener energía eléctrica y agua potable de forma descentralizada y de forma asegurada para las poblaciones costeras.
El mantenimiento seria mínimo en costes ya que los arietes hidráulicos no son costosos y sus elementos tampoco, la duración de los mismos si son de buenos materiales puede tener una duración superior a los 40 años.
En la actualidad hay arietes que llevan funcionando más de 100 años y siguen todavía funcionando.
No se requiere de personal altamente cualificado, ni de medios costosos, así como tampoco de alta tecnología.
En el caso de las turbinas y bombas centrifugas o de pistones, el mantenimiento es mínimo igualmente que los arietes, y con materiales de alta calidad pueden superar los 30 años de funcionamiento.
Cuando se apliquen turbinas tornillo de Arquímedes, el mantenimiento seria aun de menor coste y de mayor rendimiento que las turbinas del mercado actual, excepto la turbina de doble impulso.
No se requiere personal altamente cualificado, ni tampoco tecnologías complejas para su mantenimiento por lo que incluso se puede emplear personal de la zona donde se instalen las plantas creando puestos de trabajo. La ventaja que tiene estos sistemas que se pueden reemplazar equipos por avería o por otras causas como pueden ser los arietes hidráulicos, turbinas y bombas y el sistema seguiría funcionando, en el caso de un aerogenerador el cambio de un componente puede quedar inoperativo incluso durante meses hasta que se sustituya la pieza por ser componentes más escasos de encontrar en el mercado y por su complejidad en la sustitución del mismo.
Sin embargo en esta patente de invención se podrían utilizar aerogeneradores como apoyo a estos sistemas de impulsión.
Estos aerogeneradores impulsarían bombas, que pueden superar los 1000 Kwh., que estarían instalados en las zonas costeras.
De esta forma con la energía eólica, aunque el funcionamiento es de forma intermitente se conseguiría enviar energía eléctrica a los medios de impulsión y darían a los otros sistemas de impulsión mayor eficiencia ya que al trabajar de forma conjunta el sistema se conseguiría mayor rendimiento y mas fiabilidad en la impulsión de agua marina a los depósitos costeros en tierra firme. Si hacemos una comparación en los costes y ventajas en la producción de agua potable mediante osmosis inversa con estos sistemas en las zonas costeras con las plantas desalinizadoras actuales.
Si la estimación de una planta desalinizadora en producir 1 metro cúbico de agua potable realiza un consumo de energía eléctrica aproximado de unos 5 Kwh., (las más eficientes ya que la mayoría superan este consumo) en nuestro caso con la energía acumulada durante las 24 horas podríamos potabilizar las siguientes cantidades de agua del mar. Y con el agua almacenada como ya he expuesto anteriormente como ejemplo podemos producir esta energía de electricidad de 2.598,960 Kwh. entre los 5 Kwh. que se necesitan para un metro cúbico tendremos 519 metros cúbicos de agua potable a la hora aproximadamente, teniendo en las 24 horas x 519 metros cúbicos un total aproximadamente de 12.456 metros cúbicos de agua diaria. Es decir unos 12 millones de litros diarios, de agua potable para suministro de agua a las ciudades costeras.
Una planta actual desalinizadora por potabilizar esta cantidad de agua de 12.456 metros cúbicos el coste aproximado seria:
12.456 m3 x 5 Kwh. x 0.097 céntimos de euro Kwh. = 6.041 euros, diarios.
Si multiplicamos el gasto diario por los 30 días del mes tendremos un gasto mensual de la planta aproximado energético de 30 X 6.041 euros = 181.234,8 euros mensuales.
Teniendo unos costes anuales de 181.234,8 X 12 meses = 2.174.817,6 euros, costes anuales energéticos aproximados. Con desniveles de unos 100 metros, con el mismo caudal del agua marina almacenada, de este caso que expongo se lograría el doble de potencia de energía eléctrica y de producción de agua potable en la planta, por lo que el ahorro de estos costes, en relación a la desaladora pueden superar los 4.000.000 de euros anuales en este caso particular de ahorro energético.
Con la instalación de estas plantas no se tendrían costes energéticos en la producción de agua y de energía eléctrica.
Por lo tanto después de realizar la inversión inicial de infraestructuras los costes de mantenimiento serían muy baratos y sencillos en comparación con otras energías que existen en el mercado, incluidas la eólica, fotovoltaica, termo solar, térmica etc.
Mayor rentabilidad que las plantas desalinizadoras actuales, por el gasto energético que consumen, por lo que tendríamos un gran ahorro para el Estado o Comunidades Autónomas con estas plantas.
Además, la opción de poder aplicar con la energía producida en las minicentrales eléctricas (PCH), con el agua almacenada del mar, en las zonas costeras, aplicando el sistema peltier para producir agua potable en menores cantidades y menores rendimientos que las plantas desalinizadoras, ya que para producir unos 3.000 litros de agua al día con una humedad relativa entre el 50 por ciento y el 85 por ciento se requiere una potencia útil de unos 100 Kwh., un rendimiento muy bajo en comparación a las plantas de osmosis inversa pero con la ventaja de no afectar al medio ambiente. Con estas plantas el impacto ambiental es mínimo en comparación a otras plantas desalinizadoras, ya que de la cantidad de agua almacenada se utiliza un alto porcentaje en producir energía eléctrica devolviendo casi toda el agua nuevamente al mar en las mismas condiciones de salinidad, utilizando un porcentaje muy pequeño del agua almacenada para la potabilización de la misma.
Teniendo en cuenta que los restos salinos que se depositaran en la planta desaladora, serian mezclados cuando se envían al mar, con el agua turbinada procedente de la minicentral eléctrica, cuando retorna el agua también al mar, al diluirse estos restos en estas cantidades de agua tan grandes, su influencia salina seria mínima y más aun cuando el agua marina es renovada en los depósitos y puede venir de diferentes plantas de impulsión ubicadas en diferentes puntos costeros, además de revertir al mar el agua potable utilizada por la población que después de ser utilizada y depurada no llevaría ninguna cantidad salina, por lo que los efectos salinos de la zona costera serian prácticamente nulos o de un impacto mínimo.
Pudiendo añadir que el impacto mínimo salino en la zona costera podría quedar eliminado, con las aguas que vierten al mar de ríos y arroyos de estas zonas costeras.
En el ejemplo que he puesto de una cantidad de 449.280.000 de litros día almacenados, con las potencias de energía eléctrica que podrían generar que ya he mencionado anteriormente, podríamos potabilizar unos 18.000.000 litros diarios, representando esta cantidad sobre el 4% del total de agua almacenada, por lo tanto los efectos salinos serian mínimos en comparación a las plantas desalinizadoras en el medio ambiente de la zona costera, mientras que estas desaladoras dejan estos residuos salinos en la zona, pudiendo originar un gran impacto medioambiental, con este sistema de invención quedarían eliminados.
Teniendo la ventaja de poder producir cantidades iguales o superiores de agua potable, a las plantas desalinizadoras, sin tener costes energéticos. Por lo tanto con las plantas de esta patente el impacto ambiental es mínimo y más aun cuando se pueden diversificar dichas plantas en las zonas de costas.
Sería una solución con estas plantas a los cambios climáticos y al efecto invernadero y al aumento de las poblaciones en determinadas zonas del planeta que se estima en más de 250 millones de personas, que carecen de una forma segura de suministro de agua potable para la población, así como también para la ganadería, agricultura, la industria etc.
DESCRIPCION DE LA INVENCION.
El objeto de dicha invención es aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada a una cierta altura pueda por gravedad producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad y agua marina a una planta desaladora para la producción de agua potable a la ciudad costera.
Por tanto básicamente la invención consiste en aprovechar las mareas y saltos de mayor altitud de las olas del mar, para almacenar el agua en plataformas próximas a las zonas costeras.
Aplicando también a esta patente de invención la utilización de, aerogeneradores como apoyo a estos sistemas de impulsión, que impulsarían el agua del mar mediante bombas hasta el depósito en tierra, estos aerogeneradores impulsarían bombas que pueden superar los 1000 Kwh., que estarían instalados en las zonas costeras, de esta forma con la energía eólica, aunque el funcionamiento es de forma intermitente se conseguiría acumular la energía eléctrica mediante el agua del mar y darían a los otros sistemas de impulsión mayor eficiencia ya que al trabajar de forma conjunta el sistema se conseguiría mayor rendimiento y más fiabilidad en la impulsión de agua marina a los depósitos costeros en tierra firme.
Con el agua almacenada en estas plataformas marinas, se aplicarían sobre turbinas que impulsarían bombas centrifugas, de pistones o bombas similares para elevar y transportar el agua del mar hasta las mayores cotas posibles de las zonas costeras del continente o islas, almacenando el agua en pequeñas presas, balsas o grandes depósitos para posteriormente utilizarla para producir energía eléctrica y potabilizar el agua almacenada mediante energía eléctrica o por osmosis inversa para las ciudades costeras, cuando se reconduce el agua nuevamente al mar, desde la zona costera. Este mismo sistema para transportar el agua y elevar la misma en las ciudades próximas al mar, se puede realizar también mediante arietes hidráulicos eficientes (arietes hidráulicos multipulsores con varias válvulas de impulsión).
De esta forma con este sistema de impulsión del agua del mar, una vez almacenada en grandes cantidades, se puede producir energía eléctrica y potabilización de agua con una minicentral eléctrica, para las ciudades y poblaciones próximas al mar.
Este sistema estaría constituido por plataformas que se ubicarían en las zonas costeras o en el mar abierto próximo a las costas.
La plataforma seria fija, anclada al fondo marino y lo más próxima a la costa pudiendo ser de hormigón o de estructura metálica resistentes al agua marina, como el acero inoxidable o de basalto más ligero y de mayor dureza que el acero. Antes de la instalación de las plataformas se haría un estudio previo del oleaje de las mareas, de la zona costera de esta forma el poder obtener un mayor rendimiento de los sistemas de las plantas.
Las plataformas en mar abierto podrían tener la forma rectangular o cuadrada como si fuera un dique en talud o en vertical.
En la parte superior de la planta es donde se depositaría el agua como si se tratara de una piscina o aljibe con una profundidad mínima de 1 metro y con una longitud de largo de 175 metros por 75 metros de ancho, similar a la superficie de un campo de fútbol.
Estas plataformas marinas podrían ser mayores a las medidas de un campo de fútbol según necesidades de almacenaje de agua para producción de energía eléctrica y potabilización de agua. En la parte superior de la planta contaría con un filtro de rejilla de suficiente resistencia al paso del agua y a la oxidación evitando la entrada de cuerpos extraños procedentes del mar, así como una compuerta manual, en la zona más protegida de la planta para evacuar el agua almacenada y realizar el mantenimiento o reparación necesaria.
Así como otras compuertas manuales a la salida de los depósitos para las turbinas y bombas para facilitar la evacuación desde la plataforma hacia el mar a través del suelo rejilla. La planta contaría, con conductos o canalizaciones de suficiente diámetro o anchura pudiendo ser de hormigón, cuando se aplicaran a turbinas de tornillo de Arquímedes funcionando en reversa.
La planta debe contar con señalización como se hace en la actualidad con las boyas marinas o faros para indicar su ubicación y evitar cualquier clase de peligro para la navegación marítima o aérea.
Dicha señalización de iluminación se puede hacer mediante energía solar o eólica, con pequeños aerogeneradores eólicos o placas fotovoltaicas ya que requiere poco consumo.
Las plantas en mar abierto contarían con varias rampas para la reconducción del agua, de las olas de mayor altitud, que formarían parte de la plataforma que irían en sentido creciente con una inclinación de al menos de 5 grados sobre el nivel del mar que iría aumentando hasta los 90 grados como máximo en sentido del mar hacia la planta, pudiendo diseñar estas rampas según inclinación a los grados necesarios para un mayor rendimiento de captación de agua del mar para estas plataformas.
Las rampas sobre la planta estarían ubicadas a los cuatro puntos cardinales, norte, sur, este y oeste de esta forma se podrían obtener mayor rendimiento para la captación del agua de las olas por cambio de vientos.
En el caso de plataformas en mar abierto de diques que estén dentro del mar de longitud de kilómetros, y que tengamos dos caras desde el dique o plataforma sentido al mar, se utilizarían dos rampas hacia el mar desde la plataforma como ya he descrito, en vez de cuatro.
Las plataformas contarían con bloques de hormigón de suficiente tamaño y peso para proteger a las plantas marinas y darles suficiente abrigo de las olas pero sin interferir en las rampas para la mayor captación de agua posible.
Tendrían instalados filtros a la salida de los depósitos que suministran el agua a las turbinas, bombas y arietes hidráulicos para evitar la obstrucción y mal funcionamiento de los equipos.
Las plataformas contarían con un suelo formado de rejillas metálicas para la evacuación del agua de la planta al mar, suficientemente resistentes a la oxidación del agua del mar, y de suficiente resistencia para el peso de los equipos que se vayan a instalar de turbinas, bombas, arietes hidráulicos etc.
Estas plataformas marinas contarían con la instalación de las tuberías del diámetro necesario, llaves de paso o regulación y accesorios necesarios para aplicar el agua marina a las turbinas, bombas y arietes.
Según necesidades de almacenaje del agua del mar, las plataformas pueden ser de distintas alturas y medidas según donde se vayan a instalar por las diferencias de oleaje, (mareas) ya que puede haber zonas costeras con olas de 9 metros de ola y en otros lugares costeros de 12 metros de ola o superiores.
Por lo que las plataformas tendrían diferencias de unas a otras, en el propio diseño, pudiendo obtener mayores rendimientos con oleajes de mareas mayores.
Con olas de diferencia de nivel mareas de 2 metros, ya sería factible aplicar el sistema con arietes hidráulicos multipulsores, pudiendo aplicar turbinas también por poder aplicar grandes caudales, pudiendo combinar ambos sistemas arietes hidráulicos y turbinas
Las plataformas marinas ubicadas en las mismas costas serian tipo dique en talud o en vertical, pudiendo tener la plataforma una elevación desde la misma captación del agua o deposito en forma de "L" en sentido desde la plataforma hacia el mar, para obtener así mayor captación del agua de las olas del mar, ya que en las mareas de pleamar no haría falta las rampas para llenarse el depósito de la plataforma.
En otros casos contaría con una rampa o rampas en sentido al mar, como si fuera un talud como en las plataformas marinas de mar abierto, con rampas de distintas inclinaciones de grados para obtener un mayor rendimiento de captación de agua del mar para estas plataformas.
Estarían protegidas de la misma forma que las plantas marinas de mar abierto con bloques de hormigón y sin afectar al rendimiento de las rampas para conseguir el mayor almacenamiento posible de agua.
Estas plataformas que se instalarían en las mismas costas, serian recintos cerrados, con una puerta o varias de acceso desde el exterior al interior de la planta que darían a la zona de la costa y en su parte interior seria hueco para poder instalar las turbinas, bombas, arietes etc.
Estas plataformas que están en la misma zona costera, se ubicarían en zonas donde no hay infraestructura portuaria y de mayor nivel de oleaje de las mareas, por lo que se debe hacer un estudio previo o contar con datos estadísticos de oleaje de dicha zona donde se vaya a instalar la planta o plantas y de esta forma poder obtener el mayor rendimiento de las mismas.
Pudiendo aplicar también estos sistemas de impulsión en diques actuales, de rías y marismas aprovechando estas corrientes marinas de nuestras zonas costeras, realizando algunas modificaciones, en las rías , marismas e infraestructura portuaria para la máxima captación de agua en el intervalo de pleamar y ser utilizada en bajamar para impulsarla, mediante el sistema de arietes hidráulicos multipulsores o turbinas hidráulicas con bombas centrifugas, hasta las mayores cotas posibles de la zona costera que se ha instalado la presa o pantano, para aplicar a la minicentral eléctrica.
Las medidas de estas plataformas que se instalan en las mismas zonas costeras pueden ser de kilómetros de longitud, de profundidad mínima de 1 metro y de anchura similares a los diques actuales de más de 40 metros. En la actualidad, no se aprovechan, las rías, las marismas y dichos diques portuarios de protección y abrigo pudiendo utilizarse si se realizaran ciertas modificaciones para captar el agua y elevar la misma, como las plataforma marinas pudiendo ahorrar grandes costes de inversión con las que ya existen en muchas costas, pudiendo ser otra opción más a las plataformas que se indican.
Si se aplica en estas infraestructuras actuales el ariete hidráulico multipulsor para elevar grandes cantidades de agua, es posible elevar con un solo ariete más de 1.000 litros por minuto y alturas superiores de los 100 metros.
Para que funcione estos sistemas de plataformas debemos tener al menos desde el agua depositada un mínimo de 1 metro para que el sistema funcionara, pudiéndose poner en marcha inclusive con menos, caída, pero para conseguir un rendimiento más óptimo debemos tener al menos 2 metros de desnivel sobre el almacenamiento del agua marina.
Se aprovecharía esta energía cinética del agua para aplicar a diferentes turbinas que harían mover bombas centrifugas o bombas de pistones que estarían ubicadas próximas a las turbinas para elevar el agua y llevarla mediante tubería general a las costas, almacenando el agua en pequeñas presas, grandes depósitos o balsas que estén situados a las mayores cotas posibles para aprovechar la energía cinética de esta agua almacenada cuando nuevamente se reconduce al mar, pudiendo obtener grandes cantidades de energía eléctrica, y de agua potable cuando se aplican minicentrales eléctricas, en estas zonas costeras. Con este sistema de almacenamiento de agua del mar, también se puede aplicar el ariete hidráulico (mediante un conjunto de arietes hidráulicos multipulsores) aprovechando el desnivel del agua de la plataforma para impulsar en grandes cantidades esta agua almacenada a zonas costeras a mayores cotas para aprovechar estos recursos como ya he expuesto.
Aplicando los arietes hidráulicos multipulsores sobre todo si son de alta eficiencia con varias válvulas de impulsión, tendríamos un rendimiento muy elevado o similar a las turbinas en la impulsión del agua para el continente o las islas, para luego aplicar en la producción de energía eléctrica y potabilizar el agua del mar para las poblaciones o ciudades costeras, cuando se conduce nuevamente este agua al mar. Las plataformas podrían funcionar de forma independiente o formar un conjunto ubicadas en diferentes puntos costeros próximos a las costas del continente o de las islas, pudiendo llevar el agua de las distintas plataformas a las mismas presas o pequeños embalses o balsas para almacenar el agua y aprovechar la misma como ya he expuesto en la producción de energía eléctrica mediante minicentrales eléctricas y potabilización de agua para las ciudades y poblaciones.
El agua de las olas de mayor altitud de la marea seria reconducida mediante las rampas o (rampa) desde el mar en sentido hacia la parte superior de la planta, que se encontraría con un filtro de rejilla superior que impide que entren cuerpos u objetos procedentes del mar, en el depósito o depósitos de la plataforma.
Siguiendo el curso del agua que tenemos en los depósitos pasaría por unos filtros, para evitar obstrucciones de las tuberías, reguladores de caudal, turbinas, bombas centrifugas y arietes hidráulicos.
Las turbinas, bombas y arietes hidráulicos se instalarían justo debajo del interior de la plataforma donde es recogida el agua depositada, sobre un suelo de rejilla de suficiente resistencia al peso de los equipos y a la oxidación del agua del mar, lo idóneo para la instalación de este suelo de rejilla podría estar instalado sobre 1 metro sobre el nivel del mar o superior para mayor rendimiento de la planta, en otros casos se puede instalar a nivel del mar.
Para un funcionamiento de mayor rendimiento cuanto mayor desnivel se tenga desde el agua almacenada hasta la entrada del agua a la turbina, bomba o ariete mayor eficiencia se consigue en el sistema.
Aunque el sistema puede funcionar con desniveles menores de 1 metro, sobre todo con arietes hidráulicos, para un funcionamiento eficiente y de mayor rendimiento debemos tener al menos de dos metros de desnivel.
El caudal procedente del agua almacenada mediante las tuberías, reguladores de caudal se aplicaría sobre la entrada de la turbina, actuando sobre el rodete de la misma, haciéndolo girar por el impulso del agua. Al girar el rodete, hace girar el eje de la turbina, que se acoplaría a los medios impulsores, por ejemplo al eje de la bomba centrifuga mediante un sistema de transmisión adecuado para impulsar el agua hacia la tubería general para enviar a la presa de la zona costera.
Evacuando el agua de la turbina, al mar mediante el suelo de rejilla de la planta.
La bomba centrifuga que cogería el agua también de la parte superior de la planta depósito, se aplicaría sobre su rodete y a su vez haría girar su eje que se aplicaría a la turbina
En este caso se aprovecha la energía cinética de transmisión de la turbina, en el mismo sentido positivo de giro que la bomba centrifuga, consiguiendo mayor impulso de energía cinética sobre la bomba centrifuga y mayor rendimiento en la impulsión del agua hacia la tubería general que va a la zona costera.
En casos que no dispongamos de grandes cantidades de agua, depositada, la turbina impulsaría a la bomba centrifuga elevando el agua del mar, que está debajo del suelo rejilla de la plataforma en este caso la bomba centrifuga el rendimiento sería menor.
Estas turbinas con las distintas bombas podrían formar conjuntos de equipos que según necesidades de elevación y suministro de agua pueden ser en mayor número de equipos o de menor cantidad. Cuando se aplicaran turbinas de tornillo de Arquímedes, se aplicaría el agua en sentido descendente mediante la canalización o conducto del depósito de la plataforma que impulsaría las espiras de la turbina tornillo de Arquímedes en sentido inverso, haciendo que gire y obteniendo una fuerza cinética en el eje de esta turbina, aplicando mediante un multiplicador y sistema de transmisión a la bomba de impulsión para elevar el agua a través de la tubería general a la zona costera.
El sistema de aplicación para la bombas si captan el agua de la plataforma o del suelo de rejilla o del fondo marino, se acoplaría el eje de la turbina tornillo mediante el multiplicador y el sistema de transmisión a dichas bombas, pudiendo obtener mayor rendimiento cuando el acoplamiento de impulsión entre turbina e impulsor o bomba, aprovechamos la energía cinética de transmisión de la turbina, en el mismo sentido positivo de giro que la bomba centrifuga, con el agua procedente de la plataforma, cuando se aplica sobre la bomba consiguiendo mayor impulso de energía cinética sobre la bomba centrifuga y mayor rendimiento en la impulsión del agua hacia la tubería general que va a la zona costera.
Pudiendo tener un rendimiento muy eficiente, con estas turbinas si se aplicaran en dichas plantas, ya que trabajan con grandes caudales y desniveles hasta unos 10 metros, además de contar con una gran ventaja respecto a otras turbinas comerciales en ser inatascables, ya que giran de forma muy lenta, teniendo un mantenimiento sencillo y económico como los arietes hidráulicos.
En el caso de los arietes hidráulicos multipulsores se aplicaría el agua de la misma forma procedente de los depósitos y se impulsaría hacia la tubería general, pero tendríamos una gran ventaja con estos arietes eficientes ya que pueden trabajar incluso semi- sumergidos en el agua.
En este caso, el ariete o arietes evacuarían el agua a través del suelo de rejilla de la planta, hacia el mar.
Los arietes para conseguir mayor eficiencia de elevación y de suministro de agua, se conectarían los arietes necesarios en paralelo o en serie según pueda interesar para un mayor rendimiento del sistema. En algunas plataformas se podrían instalar un sistema combinado de arietes hidráulicos y de turbinas con bombas de impulsión.
El funcionamiento de estas plataformas puede tener unas 12 horas de funcionamiento, ya que normalmente se producen dos mareas bajas y dos altas al día.
Pudiendo incrementar las horas de funcionamiento en unas plantas respecto a otro si las turbinas, bombas y arietes están por encima del nivel del mar, sobre el suelo de rejilla.
Ya que el agua se almacenaría en los depósitos durante las horas de pleamar, pudiéndolo hacer de una forma muy rápida. Durante los intervalos de la pleamar, que es cuando las mareas y las olas alcanzan las mayores alturas se inundarían los equipos turbina, bombas, arietes hidráulicos que están instalados sobre el suelo rejilla de la plataforma, por lo que los materiales de estos equipos deben ser resistentes a la oxidación y estarían preparados para ser sumergibles en estas condiciones adversas así como todo el sistema de transmisión aplicado.
En estos dos intervalos de tiempo de pleamar los equipos no funcionarían, empezando a funcionar en los dos intervalos de bajamar, cuando los equipos estuvieran libres de la inundación, poniéndose en movimiento e impulsando el agua, como ya he explicado anteriormente, pudiendo funcionar unas 12 horas si los equipos se instalaran sobre el nivel del mar, pero si las turbinas, bombas y arietes están a niveles superiores al nivel del mar de un metro tardaría más tiempo en quedar sumergidos por el ciclo de pleamar y por lo tanto seguirían funcionando por tiempos superiores a 12 horas impulsando agua del mar hacia la zona costera.
En el caso de los arietes hidráulicos multipulsores eficientes estos pueden funcionar incluso semisumergidos en el agua por lo que el tiempo de funcionamiento seguiría impulsando agua por más de las 12 horas de duración de los dos periodos de la bajamar. Con estas plantas el impacto ambiental es mínimo en comparación a otras plantas desalinizadoras, ya que de la cantidad de agua almacenada se utiliza un alto porcentaje en producir energía eléctrica devolviendo casi toda el agua nuevamente al mar en las mismas condiciones de salinidad, utilizando un porcentaje muy pequeño del agua almacenada para la potabilización de la misma.
También está prevista la utilización de, aerogeneradores como apoyo a estos sistemas de impulsión, que impulsarían el agua del mar mediante bombas hasta el depósito en tierra, estos aerogeneradores impulsarían bombas que pueden superar los 1000 Kwh., que estarían instalados en las zonas costeras, de esta forma con la energía eólica, aunque el funcionamiento es de forma intermitente se conseguiría acumular la energía eléctrica mediante el agua del mar y darían a los otros sistemas de impulsión mayor eficiencia ya que al trabajar de forma conjunta el sistema se conseguiría mayor rendimiento y mas fiabilidad en la impulsión de agua marina a los depósitos costeros en tierra firme En el ejemplo que expongo de una cantidad de 449.280.000 de litros día almacenados, con las potencias de energía eléctrica que podrían generar que ya he mencionado anteriormente, podríamos potabilizar unos 18.000.000 litros diarios, representando esta cantidad sobre el 4% del total de agua almacenada, por lo tanto los efectos salinos serian mínimos en comparación a las plantas desalinizadoras en el medio ambiente costero.
Teniendo la ventaja de poder producir cantidades iguales o superiores de agua potable, a las plantas desalinizadoras, sin tener costes energéticos.
Por lo tanto con las plantas de esta patente el impacto ambiental es mínimo y más aún cuando se pueden diversificar dichas plantas en las zonas de costas.
Sería una solución con estas plantas a los cambios climáticos y al efecto invernadero y al aumento de las poblaciones en determinadas zonas del planeta que se estima en más de 250 millones de personas, que carecen de una forma segura de suministro de agua potable para la población, así como también para la ganadería, agricultura, la industria etc.
Obteniendo de esta forma los recursos de energía y agua potable prácticamente de forma inagotable a través del agua procedente del mar.
Ya que en la actualidad se produce energía eléctrica del agua acumulada en pantanos y presas procedente de ríos, arroyos, siendo los recursos limitados.
Pudiendo ser una solución con estos sistemas de esta patente a estos cambios climáticos ayudando al planeta a un mejor equilibrio ambiental que a su vez beneficiaría al ser humano, indistintamente en el país que viva.
Por lo tanto considero que esta patente de invención se puede aplicar por ser viable y de alta rentabilidad...
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS.
Para una mejor comprensión de la invención y como parte de la misma se adjuntan dos hojas de dibujos en lo que se representa lo siguiente: FIGURA 1. Vista lateral esquemática de la parte correspondiente a la captación y envío de la misma.
FIGURA 2. Vista lateral esquemática del almacenamiento de agua de mar en tierra firme y dispositivos generadores de electricidad y agua potable
Y en todas ellas se aprecian los siguientes elementos:
( - suelo marino,
(2).- pilares de sustentación de la estructura,
(3).- depósito,
(4).- tapa de rejilla del depósito,
(5)·- rampas,
(6).- postes de señalización,
(7).- luces de señalización,
(8).- placa fotovoltaica,
(9).- aerogenerador,
(10) .- suelo de rejilla,
(1 1) - nivel de agua en pleamar,
(12) - nivel de agua en bajamar,
(13) .- filtro de salida a la tubería,
(14) .- regulador de presión del agua,
(15) .- tubería,
(16) .- "T". Turbina,
(17) .- eje de la turbina,
(18) .- Ί", impulsor,
(19) .- filtro de agua de salida al impulsor,
(20) .- tubería de suministro al impulsor,
(21) .- regulador de presión,
(22) .- filtro de la tubería de aspiración,
(23) .- tubería de aspiración,
(24) .- regulador de presión,
(25) .- compuerta de vaciado y control,
(26) .- tubería general de impulsión de agua salada
(27) .- válvula de entrada de agua de mar, (30) .- depósito de agua de mar,
(31) .- tubería de desagüe a la general (44),
(32) .- filtro de salida de agua,
(33) .- tubería de impulsión de agua,
(34) .- regulador de presión del agua,
(35) .- válvula de entrada del agua,
(36) .- minicentral eléctrica,
(37) .- tubería de evacuación del agua, de la minicentral
(38) .- cable de suministro eléctrico al distribuidor,
(39) .- distribuidor de electricidad a la población,
(40) .- suministro eléctrico a la planta desaladora,
(41) . -tubería de entrada de agua a la desaladora,
(42) .- planta desaladora,
(43) .- salida de agua de la desaladora al mar,
(44) .- tubería general de devolución de agua al mar,
(45) .- compuerta de seguridad y control..
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.
La presente invención se refiere a un sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, por tanto el objeto de dicha invención es aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada, sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad y agua marina a la planta desaladora para la producción de agua potable para la población costera.
Los elementos que componen la invención son los siguientes:
.- Depósito (3) de almacenamiento de agua salada, constituido por un depósito de gran capacidad que cuenta con:
- unas rampas (5) para que el agua se desplace con más facilidad al interior, .- una compuerta lateral de vaciado y control,
.- cuatro postes de señalización (6) en cuatro puntos equidistantes del depósito (3), .- luces de señalización (7) situadas en los postes (6),
.- una o varias placas fotovoltaicas situadas en la parte superior de los postes (6), .- uno o dos aerogeneradores (9) situados en la parte superior de los postes (6),
.- una tapa de rejilla (4), en su parte superior para evitar la entrada de elementos extraños,
.- un filtro de salida (13) de agua a la turbina "T"
.- un filtro de salida (19) al impulsor Ί".
El depósito (3), estaría sustentado en el suelo marino (1) por medio de unos pilares de sustentación (2).
El borde superior del depósito (3) estaría situado ligeramente por debajo del nivel del agua en la pleamar (11) y la altura del depósito sería la adecuada para que la distancia entre el borde inferior del depósito (3) y la altura del nivel del agua en bajamar (12) fuese de al menos 2 metros de altura.
En la parte inferior del depósito (3) se encuentran dos filtros de salida de agua (13) y (19).
El primer filtro de salida de agua (13) sirve a una tubería (15) que conecta el depósito (3) con la turbina "T" (16) y lleva en su parte media un regulador de presión (14). El segundo filtro de salida de agua (19) sirve a una tubería (20) que conecta el depósito (3) con el impulsor Ί" (18) y que en su parte media presenta un regulador de presión de agua (21)
El eje (17), de la turbina "T" (16), movido por el peso del agua que se desplaza desde el depósito (3) por gravedad, mueve el impulsor Ί" (18) que impulsa el agua que recibe a través de la tubería (20) por medio de la tubería (26) hasta el depósito (30) situado en tierra firme.
El impulsor Ί" (18), puede ser una bomba impulsora o un ariete hidráulico En caso de que el impulsor Ί" (18) no reciba suficiente flujo de agua del depósito (3), se ha previsto una tubería de aspiración (23) que llega hasta casi el fondo marino (1) y que cuenta con un filtro (22) y un regulador de presión (24). Tanto la turbina "T" (16) como el impulsor Ί" (18) se encuentran situados sobre una plataforma de rejilla (10), que además puede servir de apoyo a algunos otros dispositivos.
La tubería (26) conduce el agua salada por medio del impulsor Ί" (18) a un depósito (30) situado en tierra firme a través de la válvula de entrada (27).
El depósito (30) en tierra firme cuenta con una compuerta (45) de seguridad y control, una tubería de desagüe (31) al mar a través de la tubería general (44) y un filtro de agua (32) en su parte inferior y una tubería (41) que abastece de agua salada a la desaladora (42).
En algunos casos se podría sustituir el depósito (30) en tierra firme por alguna instalación ya existente como podría ser un embalse, una gran balsa, una represa o instalación similar. El filtro de agua (32) abastece a una tubería (33), con un regulador de presión de agua en su parte media (34) y que desemboca por medio de una válvula de entrada de agua (35) en una minicentral eléctrica que es movida por la presión ejercida por el agua salada en su caída desde el depósito (30). De la minicentral eléctrica sale una tubería (37) que devuelve el agua sobrante de la misma hasta la tubería (44) y de aquí al mar.
Igualmente de la minicentral eléctrica salen dos cables de suministro eléctrico, uno (40) hacia la desaladora (D)(42) y otro (38) hacia un distribuidor de energía eléctrica (39).
El agua sobrante del depósito (30) que sale por la tubería de seguridad (31) y el agua sobrante de la desaladora "D" (42) que sale de la misma por medio de la tubería (43) hasta enlazar con la tubería (37) enlazan con la tubería general (44) que devuelve el agua al mar. También está prevista la utilización de, aerogeneradores como apoyo a estos sistemas de impulsión, que impulsarían el agua del mar mediante bombas hasta el depósito en tierra. Estos aerogeneradores que pueden superar los 1000 Kwh., estarían instalados en las zonas costeras, de esta forma con la energía eólica, aunque el funcionamiento es de forma intermitente se conseguiría acumular la energía eléctrica.
Esta energía generada daría a los otros sistemas de impulsión mayor eficiencia ya que al trabajar de forma conjunta el sistema se conseguiría mayor rendimiento y mas fiabilidad en la impulsión de agua marina a los depósitos costeros en tierra firme
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de llevarse a la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren sus principios fundamentales, establecidos en los párrafos anteriores y resumidos en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1§.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad y agua de mar a una desaladora, para producir agua potable para la población costera y caracterizado por que el sistema se encuentra constituido por los siguientes elementos:
.- Depósito (3) de almacenamiento de agua salada, constituido por un depósito de gran capacidad que cuenta con:
.- unas rampas (5) para que el agua se desplace con más facilidad al interior,
.- una compuerta lateral de vaciado y control,
.- cuatro postes de señalización (6) en cuatro puntos equidistantes del depósito (3),
.- luces de señalización (7) situadas en los postes (6),
.- una o varias placas fotovoltaicas (8) situadas en la parte superior de los postes (6),
.- uno o dos aerogeneradores (9) situados en la parte superior de los postes (6),
.- una tapa de rejilla (4), en su parte superior,
- un filtro de salida (13) de agua a la turbina "T" situado en la parte inferior del depósito (3), y que sirve a una tubería (15) que conecta el depósito (3) con la turbina "T" (16) y lleva en su parte media un regulador de presión (14).
.- un filtro de salida (19) al impulsor " situado en la parte inferior del depósito
(3) que sirve a una tubería (20) que conecta el depósito (3) con el impulsor " (18) y que en su parte media presenta un regulador de presión de agua (21 ).
.- turbina "T" (16), cuyo eje (17) movido por el peso del agua que se desplaza desde el depósito (3) por gravedad , mueve el impulsor " (18) que impulsa el agua que recibe a través de la tubería (20) por medio de la tubería (26) hasta el depósito (30) y donde el impulsor Ί" (18) , puede ser una bomba impulsora o un ariete hidráulico.
.- tubería de aspiración (23) que llega hasta casi el fondo marino (1 ) y que cuenta con un filtro (22) y un regulador de presión (24).
.- tubería (26) que conduce el agua salada por medio del impulsor Ί" (18) a un depósito (30) situado en tierra firme a través de la válvula de entrada (27).
.- depósito (30) en tierra firme que cuenta con una compuerta (45) de seguridad y control, un filtro de agua (32) en su parte inferior y una tubería (41 ) que abastece de agua salada a la desaladora (42).
.- minicentral eléctrica (36) que es movida por la presión ejercida por el agua salada en su caída desde el depósito (30) y que pasa por un filtro de agua (32) que abastece a una tubería (33), con un regulador de presión de agua en su parte media (34) y que desemboca por medio de una válvula de entrada de agua (35) en la mini- central eléctrica (36).
.- tubería de seguridad (31 ) que conduce el agua desde el depósito (30) hasta la tubería general (45)
.- tubería (37) que devuelve el agua sobrante de la mini-central eléctrica (36) hasta la tubería general (44) y de aquí al mar.
.- dos cables de suministro eléctrico, que partiendo de la minicentral eléctrica (36), uno (40) hacia la desaladora (D) (42) y otro (38) hacia un distribuidor de energía eléctrica (39).
2-.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad a una desaladora, de acuerdo con la 1 a reivindicación y caracterizado porque el depósito (3), estaría sustentado en el suelo marino (1 ) por medio de unos pilares de sustentación (2) y el borde superior del depósito (3) estaría situado ligeramente por debajo del nivel del agua en la pleamar (1 1 ) y la altura del depósito sería la adecuada para que la distancia entre el borde inferior del depósito (3) y la altura del nivel del agua en bajamar (12) fuese de al menos 2 metros de altura.
3§.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad a una desaladora, de acuerdo con las anteriores reivindicaciones y caracterizado porque tanto la turbina "T" (16) como el impulsor " (18) se encuentran situados sobre una plataforma de rejilla (10), que además puede servir de apoyo a algunos otros dispositivos.
43.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad a una desaladora, de acuerdo con las anteriores reivindicaciones y caracterizado porque el agua sobrante del depósito de seguridad (30) que sale de la tubería de seguridad (31 ) y el agua sobrante de la desaladora "D" (42) que sale de la misma por medio de la tubería (43) hasta enlazar con la tubería (37) enlazan con la tubería general (44) que devuelve el agua al mar. 5§.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad a una desaladora, de acuerdo con las anteriores reivindicaciones y caracterizado porque el depósito (30) de almacenamiento de agua puede ser sustituido por algún depósito ya existente, natural o artificial, como puede ser un embalse.
6§.- Sistema para la obtención y suministro de agua potable y electricidad a un núcleo de población a partir de agua de mar, que consiste en aprovechar las mareas y las olas del mar para almacenar el agua salada en plataformas próximas a las zonas costeras, para bombearles después, con la energía generada por la caída del agua almacenada sobre una turbina hidráulica, a un depósito en tierra firme de una zona costera para que dicho agua almacenada en un depósito a una cierta altura pueda producir electricidad para uso de la población y además suministrar electricidad a una desaladora, de acuerdo con las anteriores reivindicaciones y caracterizado porque se prevé el uso de aerogeneradores de generación de energía eléctrica, situados próximos a los dispositivos generadores del sistema, como apoyo a los sistemas de impulsión.
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