WO2019125110A1 - Sistema y método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia - Google Patents

Sistema y método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia Download PDF

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    • F05B2270/103—Purpose of the control system to affect the output of the engine
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Definitions

  • the floats can be filled there through a housing of the compressed air distributor with the lateral supply hole and there temporarily fit the receiving socket with compressed air. Obtaining mechanical compressed air power for a current generator.
  • the known lifting elements are filled with air and compressed by water pressure.
  • the water in a lock system is necessary for unloading and lifting.
  • the energy is transmitted downwards.
  • a better force action should be taken when the rotating lifting bodies are lifted and lifted.
  • liquid-sinking buoyancy bodies are also sprayed from below through a system to produce an ascending gas blowing mat. with reinforcement of the intake. Obtaining mechanical drive energy for a compressed air generator.
  • the Torque of the system was doubled by increasing the radius of the installed Master Catarina by 100%, which also facilitated the increase in revolutions that are delivered to the System Synchronous Alternator.
  • the mass multiplied by the gravitational acceleration is equivalent to the Weight or the Ascending Force of our system.
  • our system uses a speed control system that serves as a rotating guide, to indicate to the system the necessary speed required to maintain the Revolutions per minute of the alternator.
  • the speed control system uses the information of infrared sensors that detect the RPM's, of the Alternator axis, which will accurately reduce or accelerate the entire system to obtain the perfect speed of the integral system and therefore of the Alternator. With this, the generated three-phase voltage will always be the same, and will be corrected in seconds when the electrical load of the interconnected equipment is in the process of being started.
  • Figure 7 shows a top perspective approach of the right side to the upper mechanical components of the invention, in which the power transmission system can be observed in more detail using gears, sprockets, pulleys, chains and belts, as well as the motors that intervene in the speed control of the system.
  • the numeration of the figure of the upper perspective of the right side is of air pump, motors and ladybugs; while the numbering of the upper perspective of the left side is of air pump, motors, chains and bands.
  • Figure 8 also shows a top perspective approach of left side to the upper mechanical components of the invention, the numbering is complementary to that indicated in figure 7.
  • Figure 11 illustrates the air vacuum pump, as well as the pvc tube where the air is sent to the buckets, and the pvc trident of the air tube that is responsible for filling the buckets with air with greater efficiency.
  • Figure 12 shows the electrical system in its external appearance.
  • Figure 13 shows the components of the internal electrical system, which are connected to the mechanical system.
  • the system contains two batteries (47a, 47b) and an electric control and power board (42), which by means of electrical switches inside the board (43a,
  • the primary speed control motor (8) which remains on while the system is running; controls the speed of the mechanical system, ensuring that the bucket drive system (7a-7q,
  • the primary speed control motor (8) establishes the required speed at which the entire bucket drive system must operate (7a-7q, 26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b), which is controlled by the Submarine Master Catarina (26) and since said velocity is lower than the Maximum Ascent Velocity of the Bubble, then the motor system has the ability to obey or fulfill the specified requirement by the engine primary speed control (8) controlled by the programmable logic controller (PLC) (44) of the System, which in turn is turned on by a thermodynamic switch (43a).
  • PLC programmable logic controller
  • the nominal constant power generated is 220V or 440V (240 to 480 Volts) in an indistinct manner and previously programmed at the end of the installation of the equipment.
  • the present invention called “System and Transportable Gravitational Method for Generating Clean Electric Energy” described herein, has the following advantages over existing processes:
  • the system achieves by means of the sophisticated system of cambras of gears the increase the revolutions per minute (RPM) of the submarine motor system (25, 26) of substantial way until achieving the required nominal speed of 1,800 rpm like minimum.
  • RPM revolutions per minute
  • the equipment is totally portable, since it has 1 water drain (3), with which the system can be emptied in minutes and locks of fast disconnection of the board (42) of distribution to the target boards.

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Abstract

El Sistema y Método Gravitacional Transportable para Generar Energía Eléctrica Limpia es mecánico-eléctrico que utiliza un sistema motriz por flotación, un sistema de transmisión de potencia usando catarinas y poleas, utilizando cadenas y bandas dentadas, interconectadas a un alternador síncrono eléctrico. El sistema descrito utiliza como sistemas de soporte, la bomba de vacío que genera volumen de aire con baja presión y los motores reguladores de velocidad, así como los sistemas de control eléctricos y procesadores electrónicos para el control integral del sistema de generación. Utiliza fuerza de flotación del aire en los recipientes metálicos inmersos en la columna de agua, suspendidos por una cadena motriz, que aprovecha la fuerza mecánica, utilizando catarinas multiplicadoras de torque y un sistema de transmisión mecánica que incrementa las revoluciones del sistema a manera de lograr suficiente velocidad motriz, que excite la flecha del alternador síncrono.

Description

"SISTEMA Y MÉTODO GRAVITACIONAL TRANSPORTABLE PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA LIMPIA”
CAMPO TECNICO
La presente invención tiene su campo técnico en el área mecánica y eléctrica, específicamente en un sistema y método para generar energía eléctrica limpia, debido a que proporciona un novedoso sistema mecánico gravitacional, que utiliza el aire y el agua como fuente generadora de la potencia mecánica requerida para obtener movimiento radial y revoluciones por minuto suficientes para excitar el Alternador Síncrono que genera corriente alterna trifásica en un solo sistema cerrado y compacto. ANTECEDENTES
A través de los siglos el Hombre ha utilizado la fuerza del viento y del agua para mover objetos, navios, molinos, y maquinaria. La aplicación de! principio de Arquímedes ha traído grandes beneficios a la navegación, y a diferentes sistemas que utilizan la fuerza de flotación para obtener fuerza mecánica rotativa.
E! principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacía arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hídrostático o de Arquímedes, y se mide en Newíon ( Nm en el SI).
La ambición del hombre moderno por obtener energía derivada de las fuerzas naturales, ha generado infinidad de desarrollos y patentes que utilizan la fuerza de flotación para lograr objetivos específicos a través de los siglos.
La Ingeniería Mecánica o el Estudio de la Mecánica, involucra la fuerza Gravitacional que se denomina como g y que equivale a 9.81 m/s2. La fuerza gravitacional terrestre permite que los océanos y cuerpos de agua permanezcan en su posición terrenal, derivándose de ese fenómeno las leyes y principios físicos que atañen a este desarrollo. Es ahí en los cuerpos o columnas de agua, donde se realiza el fenómeno de flotación, el cual, al colocar un recipiente sumergido con aire, recibe una fuerza proporcional al volumen de agua desplazado en su interior. Al utilizar agua la densidad del fluido es equivalente 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3. Es importante notar que la densidad del agua varía a diferentes temperaturas, expresada en kg/m3.
Por lo que una breve explicación de la fórmula de Arqufmedes donde E=mpg:
E: empuje
m: masa o volumen del recipiente o volumen de agua desplazada,
p: densidad del fluido.
g: gravedad terrestre.
De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje actúa verticalmente con un vector de fuerza ascendente que está aplicado en el centro de gravedad del cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.
Existen patentes y solicitudes de patentes que funcionan con sistemas más básicos, tal como la solicitud de patente alemana, que fue publicada para PCT, bajo el No. DE102014106202A1, titulada "Proceso para uso de la toma de fuerza y energía de elevación con circulación de un sinfín de transportadores de cadena que circula en flotadores líquidos y aparatos para el mismo", invención que en breve descripción, solicita se proteja:
Los cuerpos de elevación conocidos se llenan de aire y se comprimen por presión de agua. El agua es necesaria para un sistema de bloqueo de llenado y flotabilidad. Energía adicional al cuerpo boyante transportado hacia abajo. Debe haber una mejor fuerza al enrollar y levantar el flotador circundante. Se guían entre los cuerpos de flotación cuerpos circulantes, en los orificios de entrada el flujo de líquido ejerce una presión en la flotación y se lleva en el punto de giro inferior de un desplazamiento del liquido en los cuerpos de flotación giratorios y ascendentes de las aberturas de salida
2 de agua. Los flotadores se pueden llenar allí a través de una carcasa del distribuidor de aire comprimido con el orificio de suministro lateral y allí encajar temporalmente la toma receptora con aire comprimido. Obtención de energía de accionamiento mecánico de aire comprimido para un generador de corriente.
La patente anterior se puede observar en el link de la página oficial de la OMPI, siguiente:
Figure imgf000005_0001
Existe otra patente, que usa también un sistema más sencillo, mismo que fue solicitado y publicado para PCT, bajo el No. DE 102014019254A1, titulada "Procedimiento para la utilización de la abrasión y la energía de flotabilidad de los cuerpos de flotación que circulan en un líquido con un transportador de cadena sinfín circulante, así como un dispositivo para ello", que en resumen solicita:
Los elementos de elevación conocidos se llenan de aire y se comprimen por presión de agua. El agua de un sistema de esclusa es necesaria para la descarga y elevación. Además, la energía se transmite hacia abajo. Una mejor acción de la fuerza debe tomarse cuando los cuerpos de elevación giratorios son levantados y levantados. Además de la solicitud de patente AZ 10 2014 016 202.8 entre las cadenas de descenso de una central eléctrica de elevación, los cuerpos de flotación que se hunden en líquido también se pulverizan desde abajo a través de un sistema para producir una alfombra sopladora de gas ascendente con refuerzo de la toma. Obtención de energía de accionamiento mecánico para un generador de aire comprimido.
La solicitud de PCT anterior la pueden observar en el siguiente link:
Figure imgf000005_0002
Las patentes alemanas mencionadas anteriormente para llenar o inyectar de aire los cangilones, utilizan el sistema de alta presión, que requiere más tiempo, motivo por el que se pierde el efecto oportuno de flotación y fuerza vectorial ascendente y tampoco tienen control alguno sobre la velocidad de la transmisión y por ende, de la capacidad de generación del sistema una vez que es interconectada la carga eléctrica final. En adición los cangilones solo se llenan en un 50% como máximo al utilizar alta presión y pulsos de inyección.
De igual forma dichas patentes, se encuentran limitadas a lograr como máximo 400 rpm (revoluciones por minuto).
A diferencia de las invenciones ya conocidas y las mencionadas anteriormente, ésta invención no solo utiliza la fuerza de flotación del aire en los recipientes metálicos inmersos en la columna de agua, suspendidos por una cadena motriz, sino que aprovecha la fuerza mecánica, utilizando catarinas multiplicadoras de torque, y un sistema de transmisión mecánica que incrementa las revoluciones del sistema a manera de lograr suficiente velocidad motriz, que excite la flecha central del alternador síncrono a 1,800 Rpm (Revoluciones por Minuto) según el tipo de Alternador.
La fórmula de la que se deriva el aumento de Torque Radial es la siguiente: T = M*G*R
T: Torque
M: masa
G: aceleración (gravitactonal)
R: radio de la Catarina.
El Torque del sistema fue duplicado al aumentar en un 100% el radio de la Catarina Maestra instalada, con lo que se facilitó de igual forma el incremento de revoluciones que son entregadas al Alternador Síncrono del Sistema. La masa multiplicada por la aceleración gravitacional equivale al Peso o a la Fuerza Ascendente de nuestro sistema.
Otra forma de expresar la fórmula del Torque Radial sería: T = D/2*F
T: Torque
O: Diámetro
F: Fuerza.
En adición nuestro sistema utiliza un sistema de control de velocidad motriz que sirve de guía rotativa, para indicar al sistema la velocidad necesaria requerida para mantener las Revoluciones por minuto del alternador. El sistema de control de velocidad utiliza la información de sensores infrarrojos que detectan las RPM's, del eje del Alternador, con lo que de manera exacta, reducirá o acelerará el sistema completo para obtener la velocidad perfecta del sistema integral y por ende del Alternador. Con ello el Voltaje Trifásico generado será siempre el mismo, y se corregirá en segundos cuando la carga eléctrica de los equipos interconectados estén en proceso de arranque.
La invención que se solicita es un sistema mecánico-eléctrico que utiliza un sistema motriz por flotación, un sistema de transmisión de potencia usando catarinas y poleas, utilizando cadenas y bandas dentadas, interconectadas a un alternador síncrono eléctrico. El sistema descrito utiliza como sistemas de soporte, la bomba de vacío que genera volumen de aire con baja presión y los motores reguladores de velocidad, asi como los sistemas de control eléctricos y procesadores electrónicos para el control integral del sistema de generación.
Esta invención es la perfecta solución para la creciente demanda de energía eléctrica limpia requerida por la industria, comercio, agricultura y requerimientos habitacionales del planeta, generando energía y potencia constantes, de manera confiable y adaptable a los requerimientos de potencia de las lineas interconectadas a los consumidores en escalas de, 100KWh hasta 100MWh por sitio o proyecto de generación específico.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 ilustra la estructura de acero exterior, las paredes metálicas que servirán para contener el agua, la estructura de acero interior que soporta los distintos componentes del sistema y mecanismo, algunas partes del sistema mecánico, el tubo de dren para el desagüe del agua, así como el sistema eléctrico que controla el sistema mecánico de la invención.
La figura 2 ilustra una vista interior de las paredes metálicas que servirán para contener la columna de agua, así como una vista de la estructura interior de acero que sostiene en su interior los distintos componentes del sistema y mecanismo; y la rejilla de acero para labores de operación y mantenimiento y el piso de acero. La figura 3 ilustra una vista de la estructura interior de acero sosteniendo en su interior los distintos componentes del sistema y mecanismo y el piso de acero, no se numeran todos los componentes, pues en las siguientes figuras se irán presentando de forma más individual para un mayor entendimiento.
La figura 4 ilustra la perspectiva convencional de la lateral, del sistema mecánico, en las cuales se pueden observar los distintos componentes del mecanismo de la invención. Se requiere de ambas perspectivas para poder observar completamente los distintos componentes del mecanismo.
La figura 5 ilustra perspectivas convencionales de la lateral izquierda inferior, del sistema mecánico, en las cuales se pueden observar los distintos componentes del mecanismo de la invención. Se requiere de ambas perspectivas para poder observar completamente los distintos componentes del mecanismo y más detalladamente el tridente de salida de aire, que se encuentra en la parte inferior.
La figura 6 muestra la perspectiva convencional de la lateral izquierda, detalla todos los componentes del mecanismo de la presente invención, sin los cangilones que contienen el aire, para un mayor entendimiento del sistema mecánico.
La figura 7 muestra un acercamiento en perspectiva superior de la lateral derecha a los componentes mecánicos superiores de la invención, en la que se puede observar más detalladamente el sistema de transmisión de potencia utilizando engranes, catarinas, poleas, cadenas y bandas, así como los motores que intervienen en el control de velocidad del sistema. La numeración de la figura de la perspectiva superior de la lateral derecha es de bomba de aire, motores y catarinas; mientras que la numeración de la perspectiva superior de ia lateral izquierda es de bomba de aire, motores, cadenas y bandas. La figura 8 muestra también un acercamiento en perspectiva superior de lateral izquierda a los componentes mecánicos superiores de la invención, la numeración es complementaria a la señalada en la figura 7.
La figura 9 también ilustra un acercamiento en perspectiva superior de lateral izquierda a los componentes mecánicos superiores de la invención, en la que se puede observar más detalladamente el sistema de transmisión de potencia utilizando engranes, catarinas, poleas, cadenas y bandas, asi como los motores que intervienen en el control de velocidad del sistema, la numeración es complementaría a las señaladas en las figura 7 y 8, más enfocada en las distintas flechas de catarinas que conforman la presente invención.
La figura 10 ilustra un acercamiento en perspectiva superior de la lateral derecha a los componentes mecánicos superiores de la invención, como el sistema de transmisión de potencia, utilizando engranes, catarinas, poleas, cadenas y bandas, así como los motores que intervienen, la numeración es complementaria a las señaladas en la figuras 7, 8 y 9.
La figura 11 ilustra la bomba de vacío de aire, así como el tubo de pvc por donde el aire es enviado a los cangilones, y el tridente de pvc del tubo de aire que se encarga de llenar de aire los cangilones con mayor eficiencia.
La figura 12 muestra, el sistema eléctrico en su aspecto exterior.
La figura 13 muestra los componentes del sistema eléctrico interno, mismos que se encuentran conectados al sistema mecánico.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Los detalles característicos de este novedoso sistema y método transportable para generación de energía eléctrica limpia, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos que se acompañan, siguiendo ios mismos signos de referencia para indicar las partes en las figuras mostradas. De la descripción se deducirá la importancia de cada uno de los elementos que componen la presente invención, ya que en la ausencia de alguno de ellos, no se lograría operar el sistema a su máxima capacidad y como consecuencia, no se lograría generar la energía eléctrica nominal constante y limpia que este sistema genera de manera continua.
Con referencia a dichas figuras el sistema y método transportable para la generación de energía eléctrica limpia, se caracteriza porque debe ser realizado dentro de un hidrosilo (contenedor de agua) (2), que para contener la columna de agua requerida, debe estar reforzada por una estructura de acero exterior (1) que se elevará a dos terceras partes de las paredes del hidrosilo (contenedor de agua) (2) de abajo hacia arriba. En el centro del hidrosilo (contenedor de agua) (2), se ubicará una estructura metálica interior para el sistema motriz (4), sobre el piso de acero (6) del hidrosilo (contenedor de agua) (2), la cual sostiene todos los elementos que componen el sistema mecánico de la presente invención. En la parte inferior en cualquiera de las caras del hidrosilo (contendor de agua) (2), se colocó un dren o drenaje (3) del hidrosilo (contenedor de agua) (2). Casi en el extremo superior interno del hidrosilo (2) (contenedor de agua), contiene una rejilla de acero (5) que sirve para caminar alrededor de la maquinaría y dar mantenimiento a los componentes mecánicos y eléctricos de la presente invención, que genera energía eléctrica limpia, siguiendo los siguientes pasos: a) El sistema contiene dos baterías (47a, 47b) y un tablero eléctrico de fuerza y control (42), el cual mediante interruptores eléctricos dentro del tablero (43a,
43b, 44,45, 46a, 46b), tales como, varíadores de frecuencia (VFD) (46a, 46b), un controlador lógico programable (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45), que se utiliza como cerebro electrónico de control de los motores (8,9) y sistemas operativos del equipo, enciende e inicia secuencia de arranque, iniciando con la bomba de vacio con filtro de aire (12), que generan volumen de aire con presión de 2 bar y capacidad de 140 m3 de aire por hora. El aire generado por dicha bomba de vacio con filtro de aire (12) es enviado a la parte inferior del sistema mecánico mediante un tubo de PVC (Policloruro de Vinilo) con diámetro de 2a (pulgadas) (13), con salida y expansión de aire en 3" (pulgadas) en un tridente (13 a, 13 b, 13 c) que dirige el volumen de aire a tres diferentes posiciones para lograr que los cangilones (7a - 7q) se llenen aproximadamente del 90 al 98% de su capacidad desplazando al agua de su interior. Dicho sistema de expansión de aire cuenta con una válvula antiretorno (también conocida como válvula Check), que evita que el agua inunde la tubería de PVC en su sección horizontal y ascendente); logrando mayor empuje ascendente del sistema motriz de manera inmediata. Después de 5 segundos de arrancado el sistema, se energiza la bomba de vacío (12) y con ello el proceso motriz continúa hasta que todos los cangilones en el lado ascendente se encuentren llenos de aire, con lo que se genera la mayor cantidad de empuje ascendente por flotación. Ese empuje es aprovechado de manera integral para transmitir el Torque radial disponible mediante el sistema de transmisión de potencia mecánica hasta llegar ai alternador (11), el cual se excita a 1,800 RPM. (El sistema puede utilizar la batería (47 a y 47 b) de bromuro de zinc (no contaminante) interna de ciclo profundo con capacidad de 10 a 12 KWh para el arranque del sistema o en su caso puede utilizar energía eléctrica trifásica externa, mediante la conducción eléctrica por un cable de uso rudo a un interruptor externo. b) Inicia el funcionamiento simultáneo de un motor regulador de arranque (9) y un motor primario de control de velocidad (8); el motor de arranque (9) al alcanzar altas revoluciones (la velocidad de régimen pleno del sistema para su funcionamiento, es de 1,800 a 2,000 rpm), se apaga automáticamente, dejando encendido únicamente el motor primario de control de velocidad (8), para condiciones normales de operación, entregando potencia y energía.
El motor primario de control de velocidad (8), que permanece encendido mientras el sistema se encuentre funcionando; controla la velocidad del sistema mecánico, asegurando que el sistema motriz de cangilones (7a-7q,
26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b), aumente o disminuya su velocidad en el movimiento mecánico de ascensión en las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) , logrando mayores o menores revoluciones por minuto (rpm), variando como máximo entre 1800 y 2000 rpm. El motor primario (8) cumple la única función de guía o índice mecánico, ya que el sistema motriz de cangilones (26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b) se encuentra dentro de su rango operativo de diseño que es menor a la velocidad ascendente de burbuja máximo que se estima en 25.5 cm/s. Esto significa que el motor primario de control de velocidad (8) establece la velocidad requerida a la cual debe operar todo el sistema motriz de cangilones (7a-7q, 26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b) , que es controlado por la Catarina Maestra Submarina (26) y como dicha velocidad es menor a la Velocidad Máxima Ascensional de la Burbuja, entonces el sistema motriz tiene la capacidad de obedecer o cumplir el requerimiento especificado por el motor primario de control de velocidad (8) controlado por el controlador lógico programable (PLC) (44) del Sistema, que a su vez es encendido por un interruptor termodinámico (43a). La potencia nominal constante generada es de 220V o 440V (240 a 480 Volts) de manera indistinta y previamente programada al término de la Instalación del equipo.
Ambos motores (8 y 9) están interconectados mediante bandas tipo V a través de las poleas motrices (50 y 14 respectivamente) a la polea instalada en la flecha del alternador (40), es decir, una polea doble de tipo V a la flecha del alternador. En esta flecha se encuentra instalado un Encoder (10) (que censa en tiempo real la velocidad de la flecha del alternador), que se interconecta a un control lógico programable (PLC) (44), el cual utiliza varíadores de frecuencia (46a y 46b) (VFD) y arrancadores (43a, 43b) (encienden o apagan los motores, ya sea para generar más revoluciones o lo apagan en caso de calentamiento de alguno de los motores (8, 9)), uno para el motor regulador de arranque (9) y otro para el motor primario de control de velocidad (8); cuando la velocidad del alternador (11) disminuye por debajo de las 1800 rpm, el controlador lógico programable (44) (PLC) ejecuta comandos de aceleración variable (rampas de aceleración) para compensar la carga eléctrica y lograr las revoluciones por minuto instantáneas requeridas por el alternador síncrono (11). Si el motor primario de control de velocidad (8) por si solo no puede generar las rpm (revoluciones por minuto) necesarias, el motor de arranque (9) controlado por el control lógico programable (PLC) y lo acelera instantáneamente como apoyo al motor primario de control de velocidad (8), para generar las rpm (revoluciones por minuto) requeridas, con lo cual se establece de nuevo el régimen requerido de generación operativo adecuado y deja fuera de operación, nuevamente en automático, el motor regulador de arranque (9), cuando las condiciones normales de operación se han alcanzado, continuando el proceso a: c) El aire expulsado del tridente (13 a, 13 b, 13 c) o panel de direccionamiento de volumen de aire para que llene de aire los cangilones (7a - 7q), continuando el proceso a: Las burbujas que son dirigidas al cangilón en posición de llenado sobre el Tridente (13 a, 13 b, 13 c) de inyección de aire, experimentan un empuje de abajo hacia arriba equivalente al peso del agua desplazado en la totalidad de los cangilones. Como consecuencia de este empuje y de la menor densidad que tiene la burbuja con respecto al agua, se da un movimiento vertical de traslación ascendente en las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b).
El Volumen de Aire Instantáneo Total que se considera como todo el aire capturado en los cangilones (7a - 7q), tiene una fuerza ascendente que se convierte en velocidad y torque radial, dando como resultado mayor o menor generación de voltaje eléctrico (medido en Volts), de acuerdo a las necesidades de la instalación eléctrica receptora de la potencia, contando siempre con la gula de velocidad del motor primario de control del velocidad (8) controlado por el programador lógico programable (PLC) (44).
(Los canjilones (7a - 7q) podrían variar en cuanto a cantidad y tamaño, con lo cual aumenta o disminuye la capacidad mecánica ascensional a través de la flotación y por ende la del sistema motriz integral y por ello también la capacidad de generación de energía eléctrica expresada en KWh (kilo watts hora).
Cada cangilón (7 a - 7q) tiene una barrera anti fuga de burbujas de Γ (pulgada) de altura en el perímetro de ingreso de volumen de aire con la que se evitan perdidas de capacidad de flotación y potencia mecánica ascendente, al no permitir que el aire se escape de los cangilones (7 a - 7q) durante el ascenso; cada cangilón se encuentra sujeto de manera extensiva mediante un sistema de fijación atornillable de seguridad y placas de refuerzo interior de acero inoxidable. d) Las cadenas de cangilones paralelas verticales (39a, 39b), mismas que se encuentran tensadas por un sistema de tornillos con cuerda de tensión proporcional en ambos lados del sistema motriz; a estas cadenas (39 a, 39b), las tensa con: e) Un juego de catarinas motrices paralelas (27 a, 27 b) (27 c, 27 d), instaladas en dos flechas horizontales (28 a, 28 b), inferior y superior , que en la misma flecha (28 a) esta conecta con: f) Un juego de catarinas (25, 26), donde la Catarina (26) es la Catarina Maestra para la Transmisión de Potencia al sistema de transmisión superior y la Catarina (25) es conducida de potencia primaria, tensadas por una cadena de transmisión y conductora de potencia maestra (38), que son las que transfieren la potencia disponible mecánica de flotación a la zona superior de maquinas, donde a través de cambio de relaciones, engranes o caja de engranes con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina Maestra (26) en cada paso), se logra incrementar las rpm de las flechas motrices submarinas (28 a - 28 b). para llegar a: g) Un juego de catarinas (23, 24), donde la Catarina (24) es secundaria conductora y la Catarina (23) es secundaria conducida de potencia, mediante una cadena (37); la flecha (29) de las catarinas (24 y 25) es la misma, que por su movimiento continua a: h) Un juego de catarinas (21-22), donde la Catarina (21) es terciaria conductora y la Catarina (22) es terciaria conducida, que se encuentran unidas por una cadena (36). La flecha (30) de las catarinas (21 y 23) es la misma, que por su movimiento continua para transmitir fuerza mecánica a: i) Un juego de catarinas ( 20 y 49) donde la Catarina (49) es cuaternaria conductora y la Catarina (20) es cuaternaria conducida, unidas por una cadena (31); que por su movimiento continua a que transmitan fuerza mecánica a: j) Un juego de catarinas (18 y 19) donde la Catarina (19) es quinta conductora y la Catarina (18) es quinta conducida, unidas por una cadena (34), la flecha (42) de las catarinas (20 y 19) es la misma, que por su movimiento continua transmitiendo fuerza mecánica a: k) Un Juego de Engranes dentados de alta velocidad (17), y un engrane dentado conducido de alta velocidad (16), instalado en la flecha del alternador (11) que dan movimiento a una banda dentada (33). En este punto concluye el sistema mecánico. Es también en este punto donde se ha generado la energía 5 eléctrica trifásica nominal constante, misma que se transmite a la instalación eléctrica receptora de la potencia (Tablero de Distribución de fuerza o subestación eléctrica).
La presente invención, denominada "Sistema y Método Gravitacional Transportable para Generar Energía Eléctrica Limpia" descrito en el presente documento, tiene las siguientes ventajas sobre los procesos existentes:
En principio es un sistema y método confiable y autónomo que mediante la utilización de baterías (47a, 47b) de Bromuro de Zinc (Br Zn), que son el tipo de baterías ecológicas, cuya capacidad de arrancar y sostener su propio sistema, sin necesidad de corriente eléctrica trifásica externa, para generar corriente alterna nominal constante. Cabe destacar, que también puede utilizar corriente eléctrica trifásica para iniciar el sistema mecánico; una vez que empieza a funcionar el sistema, es susceptible de mantenerse por sí mismo sin necesidad de seguir conectado a la corriente eléctrica, ya que el alternador síncrono (11) tiene la capacidad de cargar de manera continua las baterías (47a, 47b) y condensadores (48a, 48b) involucrados y con ello establecer el Régimen Operativo Constante Autónomo (denominado ROCA). Es por ello que el Sistema funciona adecuadamente utilizando las baterías (47a, 47b) ya que el alternador síncrono (11) recarga de manera directa las baterías (47a, 47b), utilizando un Inversor de Corriente que entrega Corriente Directa (CD) a las baterías (47a, 47b) y los condensadores (48a, 48b) para de esa manera siempre exista suficiente potencia eléctrica instantánea disponible para mantener el sistema autónomo de control funcionando en estado "ROCA".
El tablero de control (42) utiliza dos Variadores de Frecuencia (46a y 46b), dos Baterías para almacenar potencia eléctrica (47a, 47b) para disponer de corriente eléctrica (Amperaje) de manera continua y poder arrancar siempre el equipo sin problema alguno. En el interior del tablero está instalado el controlador lógico programable (PLC) (44) y su módulo de Fuerza (45). De igual manera el sistema cuenta con arrancadores (43a y 43b) para conectar con los Motores de Control de Velocidad antes mencionados (8 y 9).
Existen otros dispositivos menores que posibilitan el adecuado funcionamiento del equipo, pero no se muestran en el diagrama ya que son dispositivos eléctricos y electrónicos comunes.
De igual forma el Sistema, ha contemplado en su diseño un equipo eléctrico redundante, utilizando Super Capacitores (48a, 48b) con capacidad instantánea para entregar 60 Volts y 165 Faradays. Estos capacitores (48a, 48b) se encuentran siempre cargados en caso de que las baterías (47a, 47b) no tuvieran carga almacenada suficiente.
Una vez que el equipo comienza a generar, dichas baterías (47a, 47b) toman carga de inmediato y apoyan el soporte de retroalimentación eléctrica requerida por el sistema de control de velocidad, antes mencionado.
Este sistema y método de generación de energía limpia, asegura un arranque instantáneo aún cuando no se cuente con el nivel de agua óptimo para su mejor funcionamiento y el inicio de generación de energía eléctrica se logra entre 5 y 15 segundos después de iniciado el proceso de llenado de los cangilones (7a - 7q) con aire, y el movimiento ascendente del sistema mecánico.
El sistema en cuestión tiene una eficiencia energética mínima del 86%, al lograr excitar un alternador síncrono (11) de 1,800 rpm (revoluciones por minuto) con la utilización de un solo motor primario de control del velocidad (8) conectado en 220V o 440V, para regular la velocidad del sistema de excitación de generación energía eléctrica mediante el alternador síncrono (11).
Obtiene 25,000 lb-in (libras pulgadas de fuerza) de manera constante en un hidrósilo (2) o recipiente, con capacidad de 5m de columna de agua.
La bomba de vacio con filtro de aire (12) que utiliza este sistema, succiona aire atmosférico, generando 2 bar de presión, y lo entrega mediante tubería (13) de PVC, en forma de tridente (13 a, 13 b, 13 c) a la parte inferior del Hidrósilo (2), donde transfiere el volumen de aire para que ocupe el lugar disponible en los Recipientes Metálicos o Cangilones (7a - 7q), para ejercer la fuerza de flotación ascendente requerida para el movimiento mecánico de las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) del sistema. Esta Bomba de vacio (12) es también un sistema Mecánico, utilizando un motor eléctrico que genera movimiento rotativo que es requerido para que su operación.
La bomba de vacio (12) utiliza la propia energía del sistema de generación interna en 440V, ya que dicho sistema es requerido para llenar con aire los cangilones (7a - 7q) de la cadena motriz (39a, 39b), del lado ascendente. Este número de Cangilones es variable y depende de la capacidad de generación requerida por el sistema a manufacturar.
Logra transferir toda la potencia disponible mecánica de flotación a la zona superior de maquinas, donde a través de cambio de relaciones, engranes o caja de engranes con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina maestra (26)), se logra incrementar las rpm de las flechas motrices submarinas (28a y 28b) de manera consistente hasta llegar al Alternador (11) con las revoluciones requeridas para generar corriente alterna. Esta invención contempla un diseño específico de transmisión mecánico, bajo el cual, se logra incrementar las revoluciones por minuto (RPM) de las catarinas submarinas (27a, 27b, 27c, 27d) en un factor de 300 unidades para lograr excitar el alternador con 1 ,800 RPM o más. Dicha invención que en esta descripción utiliza catarinas, cadenas, poleas y bandas, puede ser reemplazado por una Caja de Engranes Multiplicadora para lograr de igual forma el factor de 300 Unidades para obtener el régimen operativo de 1 ,800 RPM. Logra que los cangilones (7a - 7q) de las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) del lado descendente, se inunden de agua para generar un balance cero de cargas dinámicas y permitir que el aire atrapado en el sistema ascendente, genere suficiente fuerza motriz vectorial ascendente para obtener torque mecánico que será convertido en base a cambios de relación mecánica 1 a 3, hasta transmitir suficientes revoluciones por minuto (rpm) para excitar el alternador (11) en cuestión. El volumen de aire presente en los cangilones, que equivale al volumen de agua desplazado, genera una fuerza equivalente a 1 kg por cada litro de agua desplazado, tomando en consideración que la densidad del agua es equivalente a 1. La invención logra evitar la flotación de los Cangilones descendentes mediante sensores de nivel que aseguran el nivel adecuado de columna de agua, controlado por el PLC (44) del Tablero de Control. De esta manera los cangilones se encuentran siempre sumergidos bajo el nivel de agua, y se evita la flotación que es contraproducente en este sistema específico, que aprovecha al máximo la fuerza de flotación de las burbujas o volumen de aire suspendido o atrapado.
El Motor primario regulador de velocidad (8), es un Sistema Eléctrico, al igual que el motor de la bomba de Vacío (12) y el Alternador (11). Dichos sistemas están interconectados a la Transmisión Mecánica del Sistema de Generación para aportar torque suplementario instantáneo y velocidad suficientes para excitar al Alternador (11) de Corriente Eléctrica Alterna en 220v o 440v de manera eficiente, aún cuando hayan motores, bombas o equipos con alto requerimiento de potencia de arranque interconectados. Este requerimiento de potencia de arranque oscila entre 2 o 3 veces el amperaje nominal de operación durante los primeros segundos del arranque de dichos equipos, y es precisamente durante este lapso de tiempo, donde el Sistema Gravitacional tiene la capacidad de acelerar y compensar esta demanda pico de potencia.
Ésta invención contiene un sistema regulador de velocidad que asegura que las revoluciones por minuto (RPM) del alternador (11) y por ende la potencia eléctrica generada, siempre sea la misma, lo que lo distingue de manera total del resto de las patentes y equipos semejantes, ya que podemos garantizar la calidad de la energía nominal constante y potencia eléctrica generadas, para usos industríales, computacionales, telecomunicaciones, comerciales, habitacionales, mineros, agroindustría, costero, emergencias nacionales, exploración planetaria, etc.
El sofisticado sistema de control de velocidad motriz de este Invento, es un adelanto tecnológico significativo, sin el cual, todos los sistemas similares que utilizan flotación, no pueden mantener las revoluciones por minuto (rpm) cuando se conectan equipos cuyos arranques requieren potencia adicional, y por ende el nivel de Voltaje Generado Instantáneo, por el sistema de Generación se reduciría de manera importante.
Esté sistema cuenta con la peculiaridad de ser transportable, ya que todo el sistema mecánico se encuentra dentro del hidrosilo (contenedor de agua) (2), mismo que al encontrarse sin agua, fácilmente puede transportarse vía terrestre, aérea o marítima, sin necesidad de ser despiezado o desarmado. El peso de dicho ensamble seco es de 8 Toneladas.
Por otra parte este sistema logra operar con bajo nivel de ruido ya que utiliza bandas dentadas (33) en las poleas de alta velocidad (16, 17), con lo que, se aseguran niveles de ruido en decibeles menores a 72dB en la parte inferior del sistema y menores a 93dB en la parte superior del sistema.
El Sistema utiliza membranas que permiten la entrada de presión atmosférica al Hidrosilo (2), pero evitan que la humedad se escape del recipiente. De igual manera, el equipo tiene siempre un sistema de goteo para compensar cualquier evaporación acumulada en periodos largos de operación acumulada.
EL MEJOR METODO PARA REALIZACION DE LA INVENCION
Este Sistema y Método Gravitacional Transportable para Generar Energía Eléctrica Limpia, se debe llevar a cabo dentro de un hidrosilo (contenedor de agua) (2), con un refuerzo de acero (1) en sus dos terceras partes partiendo de la base hacia arriba, con un dren (3) para el agua que contendrá, en su interior el marco de acero (4) que sostiene el sistema mecánico, sobre el piso de acero (6). El hidrosilo (contenedor de agua) (2) contendrá en su interior 5 m de columna de agua, casi en el extremo superior interno del hidrosilo (2) (contenedor de agua), contiene una rejilla de acero (5) alrededor de la maquinaría, que sirve para caminar alrededor de la maquinaria y dar mantenimiento a los componentes mecánicos y eléctricos de la presente invención
Es de suma importancia que el sistema cuente con un motor regulador de arranque (9), un motor primario de control de la velocidad (8), ambos motores (8,9) están interconectados mediante bandas tipo V a través de las poleas motrices (50, 14 respectivamente) a la polea instalada en la bomba del alternador (40), la bomba de vacío (12), la cual suministra un alto volumen de aire a través de tu tubo de pvc (13), que es entregado a los cangilones (7a - 7q) en la parte inferior del sistema con un tridente (13a, 13b, 13c) de inyección de aire, que va llenando de manera rápida y completa, los cangilones dispuestos en el lado ascendente del Hidrosilo (7a- 7q), las cadenas de cangilones paralelas verticales (39a, 39b), mismas que se encuentran tensadas por un sistema de tomillos con cuerda de tensión proporcional en ambos lados del sistema motriz, dando como resultado el inicio del sistema mecánico con el movimiento de la Catarina maestra (26) para que transmita la potencia al sistema de transmisión superior y la Catarina (25) conducida de potencia primaria, tensadas por una cadena de transmisión y conductora de potencia maestra (38), donde a través del cambio de relaciones, engranes o caja de engrane con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina maestra (26), se logra incrementar las revoluciones por minuto (RPM) de la flecha motriz submarina (28a, 28b), la flecha (28a) es la misma para las catarinas (27a, 27b y 26).
Posteriormente un juego de catarinas (23, 24), donde la Catarina (24) es secundaría conductora y la Catarina (23) es secundaria conducida de potencia, mediante una cadena (37); la flecha (29) de las catarinas (24 y 25) es la misma, que dan movimiento a un juego de catarinas (21-22), donde la Catarina (21) es terciaria conductora y la Catarina (22) es terciaria conducida, que se encuentran unidas por una cadena (36) , la flecha (30) de las catarinas (21 y 23) es la misma, continuando a un juego de catarinas ( 20 y 49) donde la Catarina (49) es cuaternaria conductora y la Catarina (20) es cuaternaria conducida, unidas por una cadena (31); para que otro juego de catarinas (18 y 19) donde la Catarina (19) es quinta conductora y la Catarina (18) es quinta conducida, unidas por una cadena (34), la flecha (42) de las catarinas (20 y 19) es la misma, para que finalmente un juego de Engranes dentados de alta velocidad (17), y un engrane dentado conducido de alta velocidad (16), que es a su vez la flecha del alternador (11) que dan movimiento a una banda dentada (33). En este punto concluye la descripción del sistema mecánico y es también en este punto donde se ha generado la energía eléctrica trifásica nominal constante, misma que se transmite a la instalación eléctrica receptora de la potencia (Tablero de Distribución de fuerza o subestación eléctrica).
En combinación con el sistema mecánico, ésta invención utiliza un sofisticado sistema eléctrico de control, que incluye su tablero de control (42), interruptores termo magnéticos (43a y 43b), controles lógicos programables (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45) para arrancar utilizando energía eléctrica almacenada en baterías (47a, 47 b) y capacitores (48a, 48b), que también incluyen variadores de frecuencia (VDF) (46a y 46b) conectados a los motores (8,9) y que también energizan la Bomba de Vacio con filtro de aire (12), la cual suministra un alto volumen de aire, que va llenando de manera rápida y completa, ios cangilones (7i - 7q) dispuestos en el lado ascendente, los cuales por el principio de Flotación de Arquimedes, reciben una fuerza ascendente de 1kg de fuerza por cada litro de agua desplazada. Dicha fuerza mecánica, acumulada en ia Catarina maestra submarina (26), transmite el Torque radial a un sofisticado sistema de cambios de engranes que van elevando el número de Revoluciones por Minuto de la Transmisión para finalmente excitar en un rango de 1 ,800 a 2000 RPM el Alternador Síncrono (11).
El sistema de control eléctrico, utiliza variadores de frecuencia (VFD) para controlar 3 motores: el motor de la bomba de vacío con filtro de aire (12), el motor de arranque (9) y el motor primario de control de velocidad (8). Dichos equipos utilizan la energía de los capacitores (48 a, 48 b) y baterías (47a, 47 b), para lograr el régimen operativo del alternador síncrono (11), logrando en 10 segundos la generación de comente alterna en 220V o 440V. Cuando el alternador síncrono (11) recibe la carga o demanda de potencia a través de la interconexión a los tableros (42) de distribución destino, el sistema autónomo de control acelera el sistema integral motriz, con lo que el alternador síncrono (11) siempre entrega el mismo voltaje nominal constante a los tableros (42) con la carga necesaria instantánea, garantizando el suministro eléctrico ininterrumpido con voltaje regulado.
El sistema logra mediante el sofisticado sistema de cambras de engranes el aumentar las revoluciones por minuto (RPM) del sistema motriz submarino (25, 26) de manera substancial hasta lograr la velocidad nominal requerida de 1,800 rpm como mínimo.
El equipo tiene integrado en su diseño electrónico, un seguidor de demanda para poder compensar a tiempo los cambios de velocidad del alternador síncrono (11), generados por un pico de demanda de potencia eléctrico, utilizando un encoder (10) que censa la velocidad instantánea de la flecha del Alternador (11).
El equipo es totalmente portátil, ya que tiene 1 dren de agua (3), con el que se puede vaciar el sistema en minutos y ciernas de desconexión rápida del tablero (42) de distribución a los tableros destino.
El agua utilizada dentro del recipiente o hidrosilo (contenedor de agua) (2), es reutilizable y no requiere ser potable; una vez cada 3 anos (en instalaciones fijas) se puede drenar el agua y ser enviada por medio de mangueras a una pipa de tratamiento de efluentes no contaminantes.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un sistema gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia, que se caracteriza porque se lleva a cabo dentro de un hidrosilo (contenedor de agua) (2), con un refuerzo de acero (1 ) en sus dos terceras partes partiendo de la base hacia arriba, con un dren (3) para el agua, el hidrosilo (2) contendrá una estructura metálica interior de acero (4) que sostiene el sistema mecánico, sobre el piso de acero (6); el hidrosilo (contenedor de agua) (2) contendrá en su interior 5 m de columna de agua; casi en el extremo superior interno del hidrosilo (2) (contenedor de agua), contiene una rejilla de acero horizontal (5) alrededor de la estructura metálica interior (4) que sirve para que cualquier labor de mantenimiento a los componentes mecánicos y eléctricos de la presente invención; éste método contiene dos baterías (47a, 47b) y un tablero eléctrico de fuerza y control (42), el cual mediante interruptores eléctricos dentro del tablero (43a, 43b, 44,45, 46a, 46b), tales como, varíadores de frecuencia (VFD) (46a, 46b), un controlador lógico programable (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45), que se utiliza como cerebro electrónico de control de los motores (8,9) y sistemas operativos del equipo, enciende e inicia secuencia de arranque, iniciando con la bomba de vacio con filtro de aire (12); el aire generado por dicha bomba de vacio con filtro de aire (12) es enviado a la parte inferior del sistema mecánico mediante un tubo de PVC (Policloruro de Vinilo) con diámetro de 2" (pulgadas) (13), que cuenta con una válvula anti-retomo que evita que el agua inunde la tubería de PVC en su sección horizontal y ascendente), con salida y expansión de aire en 3" (pulgadas) en un tridente (13 a, 13 b, 13 c) de inyección de aire que va llenando de manera rápida y completa, los cangilones dispuestos en el lado ascendente del Hidrosilo (7a- 7q), las cadenas de cangilones paralelas verticales (39a, 39b), mismas que se encuentran tensadas por un sistema de tomillos con cuerda de tensión proporcional en ambos lados del sistema motriz, dando como resultado el inicio del sistema mecánico con el movimiento de la Catarina maestra (26) para que transmita la potencia al sistema de transmisión superior y la Catarina (25) conducida de potencia primaría, tensadas por una cadena de transmisión y conductora de potencia maestra (38), donde a través del cambio de relaciones, engranes o caja de engrane con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina maestra (26), se logra incrementar las revoluciones por minuto (RPM) de la flecha motriz submarina (28a, 28b), la flecha (28a) es la misma para las catarinas (27a, 27b y 26); posteriormente un juego de catarinas (23, 24), donde la Catarina (24) es secundaría conductora y la Catarina (23) es secundaría conducida de potencia, mediante una cadena (37); la flecha (29) de las catarinas (24 y 25) es la misma, que dan movimiento a un juego de catarinas (21-22), donde la Catarina (21) es terciaria conductora y la Catarina (22) es terciaria conducida, que se encuentran unidas por una cadena (36) , la flecha (30) de las catarinas (21 y 23) es la misma, continuando a un juego de catarinas ( 20 y 49) donde la Catarina (49) es cuaternaria conductora y la Catarina (20) es cuaternaria conducida, unidas por una cadena (31); para que otro juego de catarinas (18 y 19) donde la Catarina (19) es quinta conductora y la Catarina (18) es quinta conducida, unidas por una cadena (34), la flecha (42) de las catarinas (20 y 19) es la misma, para que finalmente un juego de Engranes dentados de alta velocidad (17), y un engrane dentado conducido de alta velocidad (16), que es a su vez la flecha del alternador (11) que dan movimiento a una banda dentada (33); en este punto es donde se ha generado la energía eléctrica trifásica nominal constante, misma que se transmite a la instalación eléctrica receptora de la potencia (Tablero de Distribución de fuerza o subestación eléctrica); en combinación con el sistema mecánico, ésta invención utiliza un sofisticado sistema eléctrico de control, que incluye su tablero de control (42), arrancadores (43a y 43b), controles lógicos programables (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45) para arrancar utilizando energía eléctrica almacenada en baterías (47a, 47 b) y capacitores (48a, 48b), que también incluyen variadores de frecuencia (VFD) (46a y 46b) conectados a los motores (8,9) y que también energizan la Bomba de Vacío con filtro de aire (12), la cual suministra un alto volumen de aire, que va llenando de manera rápida y completa, los cangilones (7i - 7q) dispuestos en el lado ascendente.
2.- El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia, que se caracteriza funcionar dentro de un hidrosilo (contenedor de agua) (2), con un refuerzo de acero (1) en sus dos terceras partes partiendo de la base hacia arriba, con un dren (3) para el agua, el hidrosilo (2) contendrá una estructura metálica interior de acero (4) que sostiene el sistema mecánico, sobre ei piso de acero (6); el hidrosilo (contenedor de agua) (2) contendrá en su interior 5 m de columna de agua; casi en el extremo superior interno del hidrosilo (2) (contenedor de agua), contiene una rejilla de acero horizontal (5) alrededor de la estructura metálica interior (4) que sirve para que cualquier labor mantenimiento a los componentes mecánicos y eléctricos de la presente invención; éste método contiene dos baterías (47a, 47b) y un tablero eléctrico de fuerza y control (42), el cual mediante interruptores eléctricos dentro del tablero (43a, 43b, 44,45, 46a, 46b), tales como, variadores de frecuencia (VFD) (46a, 46b), un controlador lógico programable (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45), que se utiliza como cerebro electrónico de control de los motores (8,9) y sistemas operativos del equipo, enciende e inicia secuencia de arranque, iniciando con la bomba de vacio con filtro de aire (12); el aire generado por dicha bomba de vacio con filtro de aire (12) es conducido a la parte inferior del sistema mecánico mediante un tubo de PVC (Policloruro de Vinilo) con diámetro de 2" (pulgadas) (13), que cuenta con una válvula anti-retomo que evita que el agua inunde la tubería de PVC en su sección horizontal y ascendente), con salida y expansión de aire en 3" (pulgadas) en un tridente (13 a, 13 b, 13 c) de inyección de aire que va llenando de manera rápida y completa, los cangilones dispuestos en el lado ascendente del Hidrosilo (7a- 7q), mediante las cadenas de cangilones paralelas verticales (39a, 39b), mismas que se encuentran tensadas por un sistema de tomillos con cuerda de tensión proporcional en ambos lados del sistema motriz, dando como resultado el inicio del sistema mecánico con el movimiento de la Catarina maestra (26) para que transmita la potencia al sistema de transmisión superior y la Catarina (25) conducida de potencia primaría, tensadas por una cadena de transmisión y conductora de potencia maestra (38), donde a través del cambio de relaciones, engranes o caja de engrane con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina maestra (26)), se logra incrementar las revoluciones por minuto (RPM) de la flecha motriz submarina (28a, 28b), la flecha (28a) es la misma para las catarinas (27a, 27b y 26); posteriormente un juego de catarinas (23, 24), donde la Catarina (24) es secundaria conductora y la Catarina (23) es secundaria conducida de potencia, mediante una cadena (37); la flecha (29) de las catarinas (24 y 25) es la misma, que dan movimiento a un juego de catarinas (21-22), donde la Catarina (21) es terciaría conductora y la Catarina (22) es terciaria conducida, que se encuentran unidas por una cadena (36) a la flecha (30) de las catarinas (21 y 23) que es la misma, continuando a un juego de catarinas ( 20 y 49) donde la Catarina (49) es cuaternaria conductora y la Catarina (20) es cuaternaria conducida, unidas por una cadena (31); para que otro juego de catarinas (18 y 19) donde la Catarina (19) es quinta conductora y la Catarina (18) es quinta conducida, unidas por una cadena (34); la flecha (42) de las catarinas (20 y 19) es la misma, para que finalmente un juego de Engranes dentados de alta velocidad (17), y un engrane dentado conducido de alta velocidad (16), que es a su vez la flecha del alternador (11) que dan movimiento a una banda dentada (33); en este punto concluye la descripción del sistema mecánico y es también en este punto donde se ha generado la energía eléctrica trifásica nominal constante, misma que se transmite a la instalación eléctrica receptora de la potencia (Tablero de distribución de fuerza o subestación eléctrica); en combinación con el sistema mecánico, ésta invención utiliza un sofisticado sistema eléctrico de control, que incluye en su tablero de control (42), arrancadores (43a y 43b), controles lógicos programadles (PLC) (44) y su módulo de fuerza (45) para arrancar utilizando energía eléctrica almacenada en baterías (47a, 47 b) y capacitores (48a, 48b), que también incluyen venadores de frecuencia (VFD) (48a y 46b) conectados a los motores (8 y 9) y que también energizan la Bomba de Vado con filtro de aire (12), la cual suministra un alto volumen de aire, que va llenando de manera rápida y completa, los cangilones (7i - 7q) dispuestos en el fado ascendente
3.- El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de la reivindicación 1 y 2, donde el motor primario regulador de velocidad (8), es un Sistema Eléctrico, al igual que el motor de la bomba de Vacio (12) y el Alternador (11 ); dichos sistemas están interconectados a la Transmisión Mecánica del Sistema de Generación para aportar torque suplementario instantáneo y velocidad suficientes para excitar al Alternador (11) de Corriente Eléctrica Alterna en 220v o 44Gv de manera eficiente, aún cuando hayan motores, bombas o equipos con alto requerimiento de potencia de arranque ínterconectados; este requerimiento de potencia de arranque oscila entre 2 o 3 veces el amperaje nominal de operación durante ios primeros segundos del arranque de dichos equipos, y es precisamente durante este lapso de tiempo, donde el Sistema Gravitacional tiene la capacidad de acelerar y compensar esta demanda pico de potencia.
4.~ El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 1 y 2, que contiene un sistema regulador de velocidad con retroaiimeníación, que asegura que las revoluciones por minuto (RPM) de! alternador (11) y por ende la potencia eléctrica generada, tienda a ser la misma, con una rampa de recuperación de 1 a 5 segundos.
5.- El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3 y 4 , que mediante la utilización de baterías (47a, 47b) de Bromuro de Zinc (Br Zn), que son el tipo de baterías ecológicas (no contaminantes), cuya capacidad de arrancar y sostener su propio sistema, sin necesidad de corriente eléctrica trifásica externa, para generar corriente alterna nominal constante; cabe destacar, que también puede utilizar corriente eléctrica trifásica para iniciar el sistema mecánico; una vez que empieza a funcionar el sistema, pero es susceptible de mantenerse por sí mismo sin necesidad de seguir conectado a la corriente eléctrica, ya que el alternador síncrono (11) tiene la capacidad de cargar de manera continua las baterías (47a, 47b) y condensadores (48a, 48b) involucrados, utilizando un inversor de corriente que entrega corriente directa (CD) y con ello establecer el Régimen Operativo Constante Autónomo (denominado ROCA).
6.- El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4 y 5, en el que el tablero de control (42) utiliza dos Venadores de Frecuencia (46a y 46b), dos Baterías para almacenar potencia eléctrica (47a, 47b) para disponer de corriente eléctrica (Amperaje) de manera continua y poder arrancar siempre el equipo sin problema alguno bajo cualquier condición climática; en el interior del tablero está instalado el controlador lógico programable (PLC) (44) y su módulo de Fuerza (45); de igual manera el sistema cuenta con arrancadores (43a y 43b) para conectar con los Motores de Control de Velocidad antes mencionados (8 y Θ) que son operados por los Varíadores de Frecuencia antes mencionados.
7.- El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de la reivindicación 2, que asegura un arranque instantáneo aún cuando no se cuente con el nivel de agua óptimo para su mejor funcionamiento y el inicio de generación de energía eléctrica, se logra entre 5 y 15 segundos después de iniciado el proceso de llenado de los cangilones (7a - 7q) con aire, y el movimiento ascendente del sistema mecánico.
8. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6 y 7, que tiene una eficiencia energética mínima del 86%, al lograr excitar un alternador síncrono (11) de 1,800 rpm (revoluciones por minuto) con la utilización de un solo motor primario de control del velocidad (8) conectado en 220V o 440V, para regular la velocidad del sistema de excitación de generación energía eléctrica mediante el alternador síncrono (11).
9. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de la reivindicación 1 y 2, en el que la bomba de vacio con filtro de aire (12) que utiliza este sistema, succiona aire atmosférico, generando 2 bar de presión, y lo entrega mediante tubería (13) de PVC, en forma de tridente (13 a, 13 b, 13 c) a la parte inferior del Hidrosilo (2), donde transfiere el volumen de aire para que ocupe el lugar disponible en los Recipientes Metálicos o Cangilones (7a - 7q), para ejercer la fuerza de flotación ascendente requerida para el movimiento mecánico de las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) del sistema, logrando que los cangilones (7a -7q) se llenen aproximadamente en un 90 al 98 % de su capacidad; ésta Bomba de vacío (12) es también un sistema Mecánico, utilizando un motor eléctrico que genera movimiento rotativo que es requerido para que su operación; la bomba de vacio (12) utiliza la propia energía del sistema de generación interna en 440V, ya que dicho sistema es requerido para llenar con aire los cangilones (7a - 7q) de la cadena motriz (39a, 39b), del lado ascendente; el número de Cangilones es variable y depende de la capacidad de generación requerida por el sistema a manufacturar.
10. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de la reivindicación 2, que logra transferir toda la potencia disponible mecánica de flotación a la zona superior de maquinas, donde a través de cambio de relaciones, engranes o caja de engranes con relaciones de 1 a 3 (cambio de engrane multiplicador para incrementar 3 veces las revoluciones logradas de la Catarina maestra (26)), se logra incrementar las rpm de las flechas motrices submarinas (28a y 28b) de manera conestente hasta llegar ai Alternador (11) con las revoluciones requeridas para generar corriente alterna; ésta invención contempla un diseño específico de transmisión mecánica, bajo el cual, se logra incrementar las revoluciones por minuto (RPM) de las catarinas submarinas (27a, 27b, 27c, 27d) en un factor de 300 unidades para lograr excitar el alternador con 1 ,800 RPM o más; dicha invención que en esta descripción utiliza catarinas, cadenas, poleas y bandas, puede ser reemplazado por una Caja de Engranes Multiplicadora para lograr de igual forma el factor de 300 Unidades para obtener el régimen operativo de 1,800 RPM.
11. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 1, 2, 4, 5, 8 y 10, que logra que los cangilones (7a - 7q) de las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) del lado descendente, se inunden de agua para generar un balance cero de cargas dinámicas y permitir que el aire atrapado en el sistema ascendente, genere suficiente fuerza motriz vectorial ascendente para obtener torque mecánico que será convertido en base a cambios de relación mecánica 1 a 3, hasta transmitir suficientes revoluciones por minuto (rpm) para excitar el alternador (11).
12. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11, en el que cada cangilón (7 a - 7q) tiene una barrera anti fuga de burbujas de 1" (pulgada) de altura en el perímetro de ingreso de volumen de aire con la que se evitan perdidas de capacidad de flotación y potencia mecánica ascendente, al no permitir que el aire se escape de los cangilones (7 a - 7q) durante el ascenso; cada cangilón se encuentra sujeto de manera extensiva mediante un sistema de fijación atornillarle de seguridad y placas de refuerzo interior de acero inoxidable; los canjilones (7a - 7q) podrían variar en cuanto a cantidad y tamaño, con io cual aumenta o disminuye la capacidad mecánica ascensional a través de la flotación y por ende la del sistema motriz integral y por ello también la capacidad de generación de energía eléctrica expresada en KWh (kilo watts hora)
13. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12, que logra evitar la flotación de los Cangilones descendentes mediante sensores de nivel que aseguran el nivel adecuado de columna de agua, controlado por el PLC (44) del Tablero de Control; de esta manera los cangilones se encuentran siempre sumergidos bajo el nivel de agua, y se evita la flotación que es contraproducente en este sistema específico, que aprovecha al máximo la fuerza de flotación de las burbujas o volumen de aire suspendido o atrapado.
14. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13, en el que el sistema de control de velocidad motriz puede mantener las revoluciones por minuto (rpm) cuando se conectan equipos cuyos arranques requieren potencia adicional, y por ende el nivel de Voltaje Generado Instantáneo debe de permanecer lo más cercano a 440V o 220V, o recuperarse en el menor tiempo posible (1 a 5 segundos).
15. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 y 14, en el que al ser encendido, inicia el funcionamiento simultáneo de un motor regulador de arranque (9) y un motor primario de control de velocidad (8); el motor de arranque (9) al alcanzar altas revoluciones (la velocidad de régimen pleno del sistema para su funcionamiento, es de 1,800 a 2,000 rpm), se apaga automáticamente, dejando encendido únicamente el motor primario de control de velocidad (8), para condiciones normales de operación, entregando potencia y energía; el motor primario de control de velocidad (8), que permanece encendido mientras el sistema se encuentre funcionando; controla la velocidad del sistema mecánico, asegurando que el sistema motriz de cangilones (7a-7q, 26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b), aumente o disminuya su velocidad en el movimiento mecánico de ascensión en las cadenas motrices de cangilones (39a y 39b) , logrando mayores o menores revoluciones por minuto (rpm), variando como máximo entre 1800 y 2000 rpm. El motor primario (8) cumple la única función de gula o índice mecánico, ya que el sistema motriz de cangilones (26, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, 28 a, 28 b, 39 a, 39 b) se encuentra dentro de su rango operativo de diseño que es menor a la velocidad ascendente de burbuja máximo que se estima en 25.5 cm/s.
16. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15, en el que ambos motores (8 y 9) están interconectados mediante bandas tipo V a través de las poleas motrices (50 y 14 respectivamente) a la polea instalada en la flecha del alternador (40), es decir, una polea doble de tipo V a la flecha del alternador; en esta flecha se encuentra instalado un Encoder (10) (que censa en tiempo real la velocidad de la flecha del alternador), que se interconecta a un control lógico programable (PLC) (44), el cual utiliza variadores de frecuencia (46a y 46b) (VFD) y arrancadores (43a, 43b) (encienden o apagan los motores, ya sea para generar más revoluciones o lo apagan una vez alcanzado el Régimen ROCA o cuando la carga adicional se normaliza. (8, 9)); uno para el motor regulador de arranque (9) y otro para el motor primario de control de velocidad (8); cuando la velocidad del alternador (11) disminuye por debajo de las 1800 rpm, el controlador lógico programable (44) (PLC) ejecuta comandos de aceleración variable (rampas de aceleración) para compensar la carga eléctrica y lograr las revoluciones por minuto instantáneas requeridas por el alternador síncrono (11); si el motor primario de control de velocidad (8) por si solo no puede generar las rpm (revoluciones por minuto) necesarias, el motor de arranque (9) controlado por el programador lógico programable (PLC) y lo acelera instantáneamente como apoyo al motor primario de control de velocidad (8), para generar las rpm (revoluciones por minuto) requeridas, con lo cual se establece de nuevo el régimen requerido de generación operativo adecuado y deja fuera de operación, nuevamente en automático, el motor regulador de arranque (9), cuando las condiciones normales de operación se han alcanzado
17. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 y 16, en el que el volumen de aire instantáneo total que se considera como todo el aire capturado en los cangilones (7a - 7q), tiene una fuerza ascendente que se convierte en velocidad y torque radial, dando como resultado mayor o menor generación de voltaje eléctrico (medido en Volts), de acuerdo a las necesidades de la instalación eléctrica receptora de la potencia, contando siempre con la guía de velocidad del motor primario de control del velocidad (8) controlado por el control lógico programable (PLC) (44).
18. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 y 16 que es transportable, ya que todo el sistema mecánico se encuentra dentro del hidrosilo (contenedor de agua) (2), mismo que al encontrarse sin agua, fácilmente puede transportarse vía terrestre, aérea o marítima, sin necesidad de ser despiezado o desarmado; el peso de dicho ensamble seco es de 8 Toneladas.
19. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 y 18, que logra operar con bajo nivel de ruido ya que utiliza bandas dentadas (33) en las poleas de alta velocidad (16, 17), con lo que, se aseguran niveles de ruido en decibetee menores a 72dB en la parte inferior del sistema y menores a 93dB en la parte superior del sistema.
20. - El método gravitacional transportable para generar energía eléctrica limpia de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. 11, 12, 13, 14, 15, 16. 17, 18 y 19, que utiliza membranas que permiten la entrada de presión atmosférica al Hidrosilo (2), pero evitan que la humedad se escape del recipiente; de igual manera, el equipo tiene siempre un sistema de goteo para compensar cualquier evaporación acumulada en periodos largos de operación acumulada.
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