WO2023242625A1 - Dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático - Google Patents

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WO2023242625A1
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tank
hydraulic
generating energy
stationary device
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Cesar GOMEZ NARANJO
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Gomez Naranjo Cesar
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    • F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors

Definitions

  • the present invention is within the technical field of hydraulic and pneumatic generators, which, through the use of energy and movement of water, produce or generate electrical energy, being an alternative to conventional means of energy production without the emission of gases that affect the environment.
  • Some renewable energies such as photovoltaics and wind, have an environmental impact to use them in the production of hydrogen, and Hydroelectric Power Plants or Small Hydroelectric Power Plants (SHP) have to use large extensions of wiring and infrastructure to transport the electrical fluid.
  • SHP Small Hydroelectric Power Plants
  • document ES1223212 shows a hydroelectric energy generation system with two tanks, one upper and one lower, between them there is a turbine with two connection ends, one of them connected by a conduit to the upper tank and the other end through a second conduit to the lower tank, this turbine is activated by the flow of water between the conduits, the tanks contained in this invention are filled and controlled by valves, to prevent them from filling or emptying.
  • This device has a disadvantage in energy efficiency since part of the energy generated is consumed in returning the fluid to the upper tank by the centrifugal pump, an element that is coupled to the recirculation system.
  • document US2014250879 is known, which is a microhydroelectric plant composed of a tank coupled by ducts to one of the ends of the turbine and with changes in sections in its pipe to accelerate the flow of water, this in order to guarantee its return or pumping to the upper tank, this micro hydroelectric plant is implemented to supply electrical energy to a small building, house or vehicle of the mobile home type, since it can be mobile and transported.
  • This micro hydroelectric plant has sensors for monitoring the equipment and impellers for fluid recirculation that have to be heated by an external source or by the micro hydroelectric plant itself, indicating that it may depend on external sources for its operation or that it necessarily The energy efficiency of the device is directly affected by pumping water for its operation.
  • mini hydroelectric plant ES2429346T3 where the operating principle is similar to the one mentioned above, which contains two storage tanks and between them a turbine is coupled that, through the collision of water with the blades, drives the shaft movement mechanically coupled to the electric generator.
  • This invention has a mechanism that carries water from the lower tank to the upper tank called a drag mechanism powered by a motor that is powered by alternative energy sources, such as wind, solar or conventional electricity, which do not They guarantee the continuous operation of the energy generation process and can be prone to stopping due to lack of wind speed or sunlight at night.
  • the object of the present invention is to provide a stationary energy generation device by means of a hydraulic and pneumatic circuit, which is based on hydromechanical technology, which is monitored and fed like any hydroelectric plant, but of small dimensions, which can be controlled to generate, with the help of a traditional Banki or Tesla turbine, enough energy to obtain truly clean energy.
  • the present invention corresponds to a stationary energy generation device through a hydraulic and pneumatic circuit capable of taking advantage of the kinetic energy of water for the generation of electrical energy, which incorporates three water storage tanks (upper, lower and supply ), each one contains compressed air at different pressure values for its operation.
  • Each of the above tanks is connected through tubes, the upper one with the lower one, which are used as structural pipe of the upper tank, the upper one with the supply tank with an octagonal pipe composed of 8 tubes and the lower tank with the supply tank with a single supply tube.
  • the upper and lower tank allow the water flow to pass through eight check valves and through the suction pipe, suctioning the working fluid, which consists of extracting fluid from the lower tank to the upper tank;
  • the stationary device for generating energy through a hydraulic and pneumatic circuit has an octagonal pipe through which the flow of water that generates movement in the blades of the Banki turbine passes.
  • This turbine is coupled by a shaft to a speed multiplier and this same to an asynchronous induction generator.
  • the present invention maintains the pressure parameters in the upper and lower tanks through a pneumatic circuit that operates semi-automatically controlled by a microcontroller that, through information from the sensors, can determine actions to sustain the continuous operation of the device.
  • the operation of the invention is achieved by means of water that acts as the working fluid, which is stored in the three tanks, at the moment in which the flow outlet is enabled from the upper tank passing through the octagonal pipe and through The Banki turbine transforms the potential energy into kinetic energy on the fluid and in turn transforms this into electrical energy thanks to the work of the turbine. After this process the fluid returns to the supply tank and subsequently to the lower tank where the pressure of the compressed air with respect to the upper tank generates a pressure difference which allows the fluid to return to the upper tank.
  • Figure 1 shows a right side view of the total assembly of the stationary energy generation device through a hydraulic and pneumatic circuit (100), an upper tank (1) that is supported by the pipe (7) and in turn connected to the tank (6), an element (36) in where its upper part is the banki turbine (5) connected by the pipe (3) to the tank (1).
  • FIG. 1 Isometric view of the assembly of the stationary energy generation device by means of a hydraulic and pneumatic circuit (100) showing the coupling shaft (19) with the electric generator (22) and its speed amplifier ( 2. 3).
  • FIG. 3A The isometric view of the subassembly is observed that comprises: Banki turbine (5) coupled to the supply tank (36) by the lower supply tank cover (37) that is screwed to the cone of the lower supply tank (38) and coupled to the lower supply tank ring (39).
  • FIG. 3B The rear section view of section II is shown of the subassembly that includes the decompression valve (8B) embedded in the lower supply tank ring (39) and the lower supply tank cone (38) screwed and coupled to the tank supply (36).
  • FIG. 4B The left side view of the upper pneumatic valves (40) embedded in the tank cover (15) and the upper tank cone (14) is observed.
  • FIG. 5B The left side view of the flow gate (2B) is seen attached to the depressurization box (4) by the union of the pipe (3) and the central support union of the pipe (27).
  • FIG. 7B The isometric view of the check valve (17) is observed.
  • FIG. 8B The rear view of the banki turbine (5) is shown where the turbine blades (21) can be seen.
  • FIG 9A The isometric view of the lower tank (6) is observed, a pressure sensor (31) coupled to its lid (13) attached to the cone (11) coupled to the lower tank ring (12) and the lower pneumatic valves (41) embedded on the cover (13).
  • FIGs 8 a and 8B show the Banki turbine (5) and inside the turbine blades (21), an element responsible for providing movement towards the rotor shaft (19) supported by the pressurized shaft bearing (20). , movement coming from the collision between the water and the transverse surface of the blades (21).
  • Figures 9A and 9B show the lower tank (6) that has the lower tank cone (11) and the lower tank ring (12) attached to it, to which the suction pipe (7).
  • the barometer (31) is embedded in the lower tank cover (13), an element that guarantees the measurement of pressure in the lower tank (6) and through the pneumatic valves (41) allows compressed air to be supplied to the tank. (6) through the automated pneumatic circuit (not shown) to meet the pressure parameters on the lower tank (6).
  • FIGs 10A and 10B show the supply tank (36) in which the fluid is stored when it leaves the Banki turbine (5). This is made up of the support (34) and coupling of the Banki turbine (5). ), this support (34) is attached to the lower supply tank cover (37) which is supported by the lower supply tank tank cone (38), which is also attached by screws to the lower supply tank ring (39) attached to the wall of the supply tank (36).
  • the stationary energy generation device through a hydraulic and pneumatic circuit (100) operates continuously thanks to the pressure compensation provided by the pneumatic circuit, which through the measurement of the barometer (31) and the vacuum gauge ( 29) allows obtaining the information of the variable and making decisions from the microcontroller to inject compressed air for its operation, this is only done at the moment the device is turned on and when the losses generated by the evaporation of water decompensate or destabilize the operation of the device, which indicates that it only depends on this pneumatic circuit in times of pressure or work fluid losses.
  • the ignition of the stationary energy generation device through a hydraulic and pneumatic circuit (100) must comply with the mechanical position conditions of some devices such as: the flow gates (2A) and (2B) open, the cover seal (16) and the set of check valves (17) open to introduce the working fluid to the upper tank (1) with approximate measurements of 210 cm high and a radius of 100 cm, passing this fluid to the octagonal pipe (3) with a diameter of 11.43 cm each, to the supply tank (36) and subsequently the fluid will fill the lower tank (6) passing through the supply pipe (35) that has an inclination with respect to the contact surface and a diameter of 47 cm which allows maintaining the mass of water above the lower tank (6) necessary to that there is no reverse suction, the tanks are filled until they have a level of at least 70% of their maximum capacity, the lower tank (6) and the supply tank (36), the upper tank is filled with a level of 80% of its capacity by closing the flow gate (2B).
  • some devices such as: the flow gates (2A) and (2B) open, the cover seal (16) and the
  • Compressed air from the pneumatic circuit (not shown) is injected into the lower recycling tank (6) with a diameter of 232 cm and 149.3 cm high, through the valves (41) that is embedded, which causes the fluid from work moves to the level of the check valves (17) through the suction pipe (7) with a diameter of 11.43 cm and a total length of 570 cm and through the supply tube (35) filling the supply tank (36). by at least 10% more than its initial content and lowering the level of the lower tank (6) by at least 40% of its total capacity.
  • the pneumatic circuit (not shown) is activated that It comprises: a vacuum pump (not shown), an air compressor (not shown), a pressure switch (not shown), a vacuum switch (not shown) and a microcontroller or PCL (not shown), this pneumatic circuit (not shown) enables the supply or release of compressed air through the lower valves (41) towards the lower tank (6), as well as enabling the operation of the vacuum pump (not shown) installed in the upper tank (1) to extract or inject the air through the pneumatic valves (40).

Abstract

La invención consiste en un dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) en donde su fluido de trabajo es el agua, que conecta diversos elementos mecánicos y eléctricos, como tanques de almacenamiento de agua, tubos, válvulas, al menos una turbina, al menos un generador de electricidad, un tren de engranajes, un circuito de aire comprimido, donde el aire es introducido en los tanques de almacenamiento, un microcontrolador que permiten mantener compensado el dispositivo y en funcionamiento continuo.

Description

DISPOSITIVO ESTACIONARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA POR MEDIO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO Y NEUMÁTICO
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra dentro del campo técnico de los generadores hidráulicos y neumáticos, que, a través del aprovechamiento de la energía y movimiento del agua, producen o generan energía eléctrica siendo una alternativa a los medios convencionales de producción de energía sin la emisión de gases que afecten el medio ambiente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El consumo de energía es un factor proporcional al desarrollo de la humanidad, pero para obtener esta energía se implementan diferentes métodos de los cuales algunos generan deterioro al medio ambiente por la emisión de gases contaminantes, algunos de los otros dependen de un caudal constante de agua como lo son los generadores hidroeléctricos, algunos no son aprovechados al máximo según su capacidad o eficiencia energética.
Algunas de las energías renovables como la fotovoltaica y eólica, tienen un impacto ambiental para usarlas en la producción de hidrógeno, y las Centrales Hidroeléctricas o Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH), tienen que usar grandes extensiones de cableado e infraestructura para transportar el fluido eléctrico.
Ninguna de las anteriores son opciones rentables y 100% ecológicas para producir hidrógeno verde. El sol y el viento no operan todo el tiempo y el uso de grandes y costosas baterías que se deterioran para almacenar energía son tan necesarias como contaminantes al final de su vida útil. Por otro lado, los paneles solares y aspas eólicas desechadas en el mundo ya representan por toneladas un indicador de impacto ambiental, y el impacto por fabricación de estos productos con vida útil de 10 a 15 años, sigue siendo alto, ya que los desechos como los residuos de baterías o pilas con baja atracción por el reciclaje entre los usuarios, representa una seria amenaza mundial y una huella considerable de emisión de contaminantes (carbono) en su producción, tanto como en la misma extracción del silicio y níquel entre otros recursos necesarios para su producción. En la actualidad, existen varias soluciones de generadores hidroeléctricos en donde se usa la conversión de la energía potencial del agua a energía cinética y esta aprovechada para el movimiento de las aspas de la turbina.
Así mismo en el documento ES1223212 se evidencia un sistema de generación de energía hidroeléctrica con dos tanques, uno superior y otro inferior, entre ellos existe una turbina con dos extremos de conexión, uno de ellos conectado por un conducto al tanque superior y el otro extremo por un segundo conducto al tanque inferior, esta turbina es accionada por el flujo de agua entre los conductos, los tanques que contiene esta invención son llenados y controlados por válvulas, para evitar que se llenen o que se desocupen. Este dispositivo presenta una desventaja en la eficiencia energética ya que parte de la energía generada es consumida en el retomo del fluido hacia el tanque superior por la bomba centrifuga, elemento que se encuentra acoplado al sistema de recirculación.
Igualmente, se conoce el documento US2014250879 que es una microcentral hidroeléctrica compuesta de un tanque acoplado por conductos a uno de los extremos de la turbina y con cambios de secciones en su tubería para dar aceleración al flujo del agua, esto con el fin de garantizar su retorno o bombeo al tanque superior, esta micro central hidroeléctrica esta implementada para suministrar de energía eléctrica a un edificio pequeño, casa o vehículo del tipo casa rodante, ya que puede ser móvil y transportada. Esta micro central hidroeléctrica cuenta con sensores para el monitoreo del equipo y con impulsores para la recirculación del fluido que tienen que ser calentados por una fuente externa o por la misma micro central hidroeléctrica, indicando que puede depender de fuentes extemas para su funcionamiento o que necesariamente la eficiencia energética del dispositivo se afecta directamente en el bombeo de agua para su funcionamiento.
Por otro lado, existe otro documento con el nombre de minicentral hidroeléctrica ES2429346T3 en donde el principio de funcionamiento es similar al mencionado anteriormente, el cual contiene dos tanques de almacenamiento y entre ellos esta acoplada una turbina que a través del choque de agua con las aspas impulsa el movimiento de eje acoplado mecánicamente al generador eléctrico.
Esta invención cuenta con un mecanismo que lleva el agua del tanque inferior al tanque superior denominado mecanismo de arrastre accionado por un motor que es alimentado por fuentes de energías alternas, como energías eólicas, solar o electricidad convencionales las cuales no garantizan el funcionamiento continuo del proceso de generación de energía y que puede ser propenso a detenerse por falta de velocidad en el viento o por la luz solar en las noches.
Usar una tecnología que use recursos naturales renovables de mayor disponibilidad terrestre, para emitir energía todo el tiempo como lo hace una central hidroeléctrica a menor escala, pero generando menos impacto de carbono en mantenimiento y vida útil, sin suministros contaminantes y que pueda producir energía eléctrica y emplear a su vez “in situ” (o en el mismo lugar donde está la demanda); siendo una tecnología hidromecánica, monitoreada y alimentada como cualquier generador pero de pequeñas dimensiones, que pueda ser controlada para generar con la ayuda de una Turbina tradicional Banki o Tesla, la suficiente energía para obtener con energía verdaderamente limpia.
De acuerdo con lo anterior, se concluye que las soluciones propuestas en el estado de la técnica no resuelven la necesidad de desarrollar dispositivos de generación de energía de forma continua y que tengan aplicación “in situ” (o en el mismo lugar donde está la demanda) que empleen recursos naturales renovables de mayor disponibilidad terrestre, y que disminuya el impacto de carbono en mantenimiento y vida útil, ya que no tiene materias primas o suministros contaminantes.
El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático, que tiene como fundamento la tecnología hidromecánica, que es monitoreada y alimentada como cualquier central hidroeléctrica, pero de pequeñas dimensiones, que pueda ser controlada para generar con la ayuda de una turbina tradicional Banki o Tesla, la energía suficiente para obtener energía verdaderamente limpia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención corresponde a un dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático capaz de aprovechar la energía cinética del agua para la generación de energía eléctrica, el cual incorpora tres tanques de almacenamiento de agua (superior, inferior y abastecimiento), cada uno contienen aire comprimido a diferentes valores de presión para su funcionamiento.
Cada uno de los tanques anteriores está conectado a través de tubos, el superior con el inferior, que son utilizados como tubería estructural del tanque superior, el superior con el tanque de abastecimiento con una tubería octagonal compuesta de 8 tubos y el tanque inferior con el tanque de abastecimiento por un solo tubo de abastecimiento.
El tanque superior e inferior permiten el paso del caudal de agua por ocho válvulas check y por la tubería de succión, realizando la succión del fluido de trabajo que consisten en extraer fluido desde el tanque inferior al tanque superior;
El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático tiene una tubería octagonal por la cual transita el caudal de agua que genera el movimiento en las aspas de la turbina Banki. Esta turbina esta acoplada por un eje a un multiplicador de velocidad y este mismo a un generador de inducción asincrono.
La presente invención mantiene los parámetros de presión en los tanques superior e inferior a través de un circuito neumático que funciona en semiautomático controlado por un microcontrolador que a través de la información de los sensores puede determinar acciones para sostener el funcionamiento continuo del dispositivo.
El funcionamiento de la invención se logra por medio del agua que actúa como el fluido de trabajo, el cual se almacena en los tres tanques, en el momento en que se habilita la salida de caudal desde el tanque superior pasando por la tubería octagonal y por la turbina Banki se transforma la energía potencial en cinética sobre el fluido y a su vez transformando esta misma en energía eléctrica gracias al trabajo de la turbina, después de este proceso el fluido recae en el tanque de abastecimiento y posteriormente al tanque inferior en donde la presión del aire comprimido con respecto al tanque superior genera un diferencia de presión la cual permite que el fluido retorne al tanque superior.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La presente invención se puede entender de una forma más adecuada a partir de las siguientes figuras que muestran todos sus partes y componentes.
La figura 1. Muestra una vista lateral derecha del ensamble total del dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) un tanque superior (1) que esta soportado por la tubería (7) y a su vez conectado al tanque (6), un elemento (36) en donde su parte superior se encuentra la turbina banki (5) conectada por la tubería (3) al tanque (1).
La figura 2. Vista isométrica del conjunto ensamble del dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) donde se muestra el eje de acople (19) con el generador eléctrico (22) y su amplificador de velocidad (23).
La figura 3A. Se observa la vista isométrica del subconjunto que comprende: turbina Banki (5) acoplada al tanque de abastecimiento (36) por la tapa de tanque inferior de abastecimiento (37) que esta atornillada al cono de tanque inferior de abastecimiento (38) y acoplado al anillo de tanque inferior de abastecimiento (39).
La figura 3B. se observa la vista posterior de corte de sección II del subconjunto que comprende la válvula de descompresión (8B) incrustad en el anillo de tanque inferior de abastecimiento (39) y el cono de tanque inferior de abastecimiento (38) atornillado y acoplado a el tanque de abastecimiento (36).
La figura 4A. Se observa la vista isométrica del tanque superior (1), tapa estanca (16) acoplada a la tapa tanque (15) accionada por la perilla (30) y el vacuómetro (29) incrustado en la tapa tanque (15).
La figura 4B. se observa la vista lateral izquierda de las válvulas neumáticas superiores (40) incrustadas en la tapa de tanque (15) y el cono de tanque superior (14).
La figura 5A. Se observa la vista isométrica del acople a la turbina Banki (5), compuerta de caudal (2B) compuesta de su perilla de compuerta de caudal (9B) y de su hoja de guillotina de caudal, acoplada a la caja de despresurización (4) y su válvula de descompresión (8A).
La figura 5B. se observa la vista lateral izquierda de la compuerta de caudal (2B) acoplada a la caja de despresurización (4) por la unión de la tubería (3) y del soporte central unión de tubería (27).
La figura 6A. Se observa la vista isométrica de la caja despresurizadora (4) soporte para hoja de guillotina (24), el soporte para compuerta (32) para la compuerta de caudal (2B). La figura 6B. se observa la vista lateral derecha de la caja despresurizadora (4) con la tubería octogonal (3) acoplada por el soporte para tubería (25) y el soporte para la válvula de descompresión (26).
La figura 7A. Se observa la vista isométrica de la tubería (7) estructural del tanque superior (1), sus válvulas (17) tipo check y las barras de soporte (18)
La figura 7B. se observa la vista isométrica de la válvula tipo check (17).
La figura 7C. se observa la vista lateral derecha de la válvula tipo check (17).
La figura 7D. se observa la vista lateral izquierda de la válvula check (17).
La figura 8A. Se observa la vista isométrica de la turbina banki (5) con y su eje rotor (19) y el cojinete eje presurizado (20).
La figura 8B. se observa la vista posterior de la turbina banki (5) donde se observa las aspas de turbina (21).
La figura 9A. Se observa la vista isométrica del tanque inferior (6), un sensor de presión (31) acoplado a su tapa (13) sujeta al cono (11) acoplado al anillo de tanque inferior (12) y las válvulas neumáticas inferiores (41) incrustada en la tapa (13).
La figura 9B. se observa la vista lateral izquierda del ensamble del tanque inferior (6) con su cono de tanque inferior (11).
La figura 10A. Se observa la vista isométrica del tanque de abastecimiento (36) con su válvula de descompresión (8B), ensamblado con su tapa de tanque inferior (37) sujetada por tornillos al cono de tanque inferior de abastecimiento (38) y acoplado al anillo de tanque inferior de abastecimiento (39).
La figura 10B. se observa la vista lateral derecha del ensamble total del tanque de abastecimiento (36). DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se observa el dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) en una vista lateral izquierda e isométrica que cuenta con un tanque superior (1) que es soportado por la tubería estructural de succión (7), la cual está soldada en la pared interior del tanque inferior (6), este tanque inferior (6) está conectado al tanque de abastecimiento (36) por medio del tubo de abastecimiento (35) el cual tiene una inclinación con respecto a la superficie de soporte.
En las figuras 1 y 2 se observa el acople del cono tanque superior (14) con la compuerta de caudal (2A), cuando esta se habilita permite el flujo de agua del tanque superior (1) hacia el tanque de abastecimiento (36) a través de la tubería octogonal (3) que está conectada con una segunda compuerta de caudal (2B) acoplada a la caja de despresurización (4) que permite el paso del flujo de agua hacia la turbina Banki (5), estos elementos garantizan que la succión inversa generada por la diferencia de presión en la tanque superior (1) y el tanque inferior (6) no afecte el flujo de caída hacia el tanque de abastecimiento (36).
En la figura 2 se observa el generador asincrono de inducción (22) acoplado al multiplicador de RPM (23), el cual adquiere una velocidad angular a través del eje rotor (19), velocidad que se obtiene gracias a que el flujo de agua circula a través de las aspas de la turbina Banki (5), es así como la energía cinética del fluido es transformada a energía eléctrica a través del generador asincrono de inducción (22).
A continuación, se almacena el fluido en el tanque de abastecimiento (36) para que cuando este se llene a un 70% de su capacidad se transfiera el líquido por el tubo de abastecimiento (35) hacia el tanque inferior (6) que conectado por la tubería de succión (7) y la diferencia de presión entre el tanque superior (1) y el tanque inferior (6), permite que el fluido retorne para realizar nuevamente el proceso de conversión de energía.
En las figuras 1, 2, 3 A y 3B se observa el acople de la turbina Banki (5) que esta acoplada por el soporte para Banki (34) que se observa en la figura 4 al tanque de abastecimiento (36), como también se observa la válvula de descomprensión (8B), encargada de liberar la presión de aire que esta internamente en el tanque de abastecimiento (36) evitando la succión inversa por estos elementos, efecto que se produce por la circulación del fluido y porque el generador hidráulico esta herméticamente sellado. En las figuras 1, 2, 4A y 4B se observa el tanque superior (1) en donde la tapa de tanque superior
(15) tiene un vacuómetro (29), el cual permite medir la presión, la cual, de acuerdo con el diseño del dispositivo debe estar por debajo de la presión atmosférica, este cambio de presión se da por liberación de la masa de agua desde el tanque superior (1), es de tener en cuenta que la presión es la variable de medición necesaria ya que esta permite garantizar la succión del agua desde el tanque inferior (6). El tanque superior (1) se puede alimentar abriendo la tapa estanca
(16) a través de la perilla tapa estanca (30).
En las figuras 5 A, 5B, 6A y 6B se observa la caja de despresurización (4) que es modular con el soporte para caja (33) y a su vez acoplada con la compuerta de caudal (8), la cual contiene la hoja de guillotina de caudal (10), este elemento permite el paso del flujo de agua a la turbina Banki (5) que está sujeta a la caja de despresurización (4) por el soporte para Banki (34), teniendo en cuenta que por la turbina solo puede circular el fluido, por ende, la caja de despresurización (4) tiene acoplada la válvula de descompresión (8A) por el soporte para válvula de descomprensión (26) para la liberación del gas a presión que pueda circular por la tubería octogonal (3) que está conectada y sostenida por el soporte central de unión de tubería (27), la circulación del flujo de agua solo se da si la compuerta de caudal (2B) se habilita desde la perilla de compuerta de caudal (9) que mueve la hoja de guillotina de caudal (10), esta compuerta (2B) está sujeta al soporte para compuerta (32).
En las figuras 7A, 7B, 7C y 7D se observa la tubería de succión (7) que comprende al menos ocho tubos con un diámetro de 11.43 cm y un largo de 550 cm, unidos por las barras de soporte (18) soldadas entre sí, este conjunto de elementos cumple con dos funciones importantes, el primero es servir de conducto de circulación para la succión de agua del tanque inferior (6) al tanque superior (1), esta succión solo se da si las válvulas check (17) se encuentran abiertas, el segundo aspecto de esta tubería de succión (7) es soportar el peso del tanque superior (1).
En las figuras 8a y 8B se observa la turbina Banki (5) y en su interior las aspas de turbina (21), elemento encargado de proporcionar el movimiento hacia el eje rotor (19) soportado por el cojinete de eje presurizado (20), movimiento proveniente del choque entre el agua y la superficie transversal de las aspas (21).
En las figuras 9A y 9B se observa el tanque inferior (6) que tiene acoplado el cono de tanque inferior (11) y el anillo de tanque inferior (12) del cual también está unida por soldadura la tubería de succión (7). En la tapa de tanque inferior (13) se encuentra incrustado el barómetro (31), elemento que permite garantizar la medición de la presión en el tanque inferior (6) y por medio de las válvulas neumáticas (41) permite suministrar aire comprimido al tanque (6) a través del circuito neumático automatizado (no mostrado) para cumplir con los parámetros de presión sobre el tanque inferior (6).
En las figuras 10A y 10B se observa el tanque de abastecimiento (36) en el que se almacena el fluido cuando este sale de la turbina Banki (5), este está conformado por el soporte (34) y acople de la turbina Banki (5), este soporte (34) está sujeto a la tapa de tanque inferior de abastecimiento (37) que esta soportada por el cono de tanque de tanque inferior de abastecimiento (38), que también está sujeto por tornillos al anillo de tanque inferior de abastecimiento (39) adherido a la pared del tanque de abastecimiento (36).
El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) funciona de forma continua gracias a la compensación de presión otorgada por el circuito neumático, el cual a través de la medición del barómetro (31) y el vacuómetro (29) permite obtener la información de la variable y tomar decisiones desde el microcontrolador para inyectar aire comprimido para su funcionamiento, esto solo se realiza en el momento en que el dispositivo se enciende y cuando las pérdidas generadas por la evaporación del agua descompensan o desestabilizan el funcionamiento del dispositivo, lo cual indica que este solo depende de este circuito neumático en momento de pérdidas de presión o del fluido del trabajo.
EJEMPLO
A continuación, se describe la puesta en marcha de la presente invención en donde se explica el proceso de encendido y funcionamiento continuo del dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático, compuesto de cuatro condiciones:
CONDICIONES DE LLENADO
El encendido del dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) debe cumplir con las condiciones de posición mecánica de algunos dispositivos como lo son: las compuertas de caudal (2A) y (2B) abiertas, la tapa estanca (16) y el conjunto de válvulas check (17) abiertas para así introducir el fluido de trabajo a el tanque superior (1) con medidas aproximadas de 210 cm de alto y un radio de 100 cm, pasando este fluido a la tubería octogonal (3) de diámetro de 11.43 cm cada uno, hasta el tanque de abastecimiento (36) y posteriormente el fluido llenara al tanque inferior (6) pasando por la tubería de abastecimiento (35) que tiene una inclinación con respecto a la superficie de contacto y un diámetro de 47 cm la cual permite mantener la masa de agua sobre el tanque inferior (6) necesaria para que no exista succión inversa, los tanques se llenan hasta tengan un nivel de al menos 70% de su capacidad máxima el tanque inferior (6) y el tanque de abastecimiento (36), el tanque superior se llena con un nivel del 80% de su capacidad cerrando la compuerta de caudal (2B).
CONDICION DE PRESURIZACION
Se inyecta aire comprimido proveniente del circuito neumático (no mostrado) hacia el tanque inferior de reciclaje (6) con un diámetro de 232 cm y 149.3 cm de altura, por las válvulas (41) que esta incrustada, lo que ocasiona que el fluido de trabajo se desplace hasta el nivel de las válvulas check (17) por la tubería de succión (7) con diámetro de 11.43 cm y un largo total de 570 cm y por el tubo de abastecimiento (35) llenando el tanque de abastecimiento (36) en al menos un 10% más de su contenido inicial y bajando el nivel del tanque inferior (6) en al menos 40% de su capacidad total.
CONDICION DE ENCENDIDO
Con el procedimiento anteriormente descripto se procede a cerrar la tapa estanca (16), lo que indica que el fluido en el tanque superior (1) ya tiene energía potencial que se está transformado a energía cinética por el desplazamiento de la tubería octogonal (3), la velocidad del fluido se aumenta gracias al cono de tanque superior (14) que aplica el funcionamiento del principio de Bernoulli, en ese instante se activa la compuerta de caudal (2B) que habilita el paso del fluido sobre la turbina banki (5) ubicada con una orientación de 10°, que procedente al movimiento de las aspas (21) acciona el movimiento angular del eje rotor (19) que acoplado al multiplicador de rpm (23) entrega una velocidad angular al generador asincrono de inducción (22) mayor a la velocidad angular del eje rotor (23).
CONDICION DE COMPENSACION NEUMATICA
Para mantener en funcionamiento continuo se activa el circuito neumático (no mostrado) que comprende: una bomba de vacío (no mostrada), un compresor de aire (no mostrado), presostato (no mostrado), un vacuostato (no mostrado) y un microcontrolador o PCL (no mostrado), este circuito neumático (no mostrado) habilita el suministro o liberación de aire comprimido a través de las válvulas inferiores (41) hacia el tanque inferior (6), como también habilita el funcionamiento de la bomba de vacío (no mostrado) instalada en el tanque superior (1) para extraer o inyectar el aire por las válvulas neumáticas (40).
Lo anterior describe la puesta en marcha y funcionamiento continuo del dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100), en el cual se contempla las pérdidas generadas por la segunda ley de la termodinámica que descompensan funcionamiento continuo del dispositivo, por ende, se adiciona el circuito neumático.

Claims

REIVINDICACIONES Un dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) que comprende:
Un tanque superior (1), un tanque inferior (6) y un elemento de almacenamiento (36), en donde su función es almacenar el fluido de trabajo y contener aire comprimido;
Una tubería de succión (7) conformada por al menos ocho tubos que son adheridos por soldadura a las barras de soporte (18) y al menos ocho válvulas check (28), esta configuración permite la circulación de agua y sirve de estructura soporte del tanque superior;
Un conducto de tuberías (3) compuesto por al menos ocho tubos que conecta el tanque superior (1) con el elemento de almacenamiento (36), donde este conducto permite la aceleración del fluido y proporciona más velocidad en la entrada de la turbina (5);
Una turbina (5) que es accionada por el fujo de agua procedente de la tubería (3);
Un tren de engranajes (23) que acciona un generador de electricidad (22);
Una pluralidad de sensores de medición de variables físicas;
Una caja de despresurización (4) encargada de liberar presión en la tubería (3) manteniendo los parámetros de encendido del dispositivo;
Al menos una tubería de abastecimiento (35), la cual permite mantener el nivel del tanque de abastecimiento (36) por encima del nivel del tanque inferior (6);
Al menos dos válvulas de compuerta de caudal (2A y 2B);
Un circuito neumático, el cual suministra o extrae aire comprimido y permite mantener compensado el funcionamiento del dispositivo (100) de acuerdo con la obtención de la información entregada por los sensores. El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 1 caracterizado porque la diferencia de presión entre el tanque superior (1) y el tanque inferior (6) permite la succión de agua. El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 1 caracterizado porque los sensores de variables físicas son barómetros (31) y /o vacuómetros (29). El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la turbina es del tipo Banki (5) se encuentra acoplada a través de un eje a un tren de engranajes (23). El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el tren de engranajes (23) es del tipo multiplicador de velocidad. El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 1 caracterizado porque las compuertas de caudal (2 A y 2B) son del tipo guillotina. El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 1 caracterizado porque el circuito neumático comprende: una bomba de vacío, un compresor de aire, presostato, un vacuostato y un microcontrolador o PLC. El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 7 caracterizado porque el circuito neumático mantiene compensado el dispositivo con el suministro o extracción de aire en los tanques inferior (6) y superior (1). El dispositivo estacionario de generación de energía por medio de un circuito hidráulico y neumático (100) de la reivindicación 1 caracterizado porque la tubería de abastecimiento (35) contiene agua y está misma permite ejercer presión sobre el tanque inferior (6) para evitar la succión inversa hacia tanque de abastecimiento (36).
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