MOTOR FRIO MULTIFASE MEDIANTE TERMODINAMICA DE FRIO Y CALOR Y EFICIENCIA SUPERIOR AL 100%. Y GENERADOR DE FRIO DE ALTO COEFICIENTE DE TRABAJO (COP).

La presente invención se refiere a un motor que, básicamente, comprende 3 fases diferenciadas por la procedencia de la energía que lo alimenta.

Siendo éstas la siguientes:

Una fase (1) que se alimenta de energía térmica externa (9) (calor) producida por cualquier método (solar, electricidad, etc. ).

Otra fase (2) que se alimenta de energía térmica interna (calor) producida por un equipo de frío (4).

Otra fase (3) que se alimenta de energía térmica interna (frío) producida también por un equipo de frío (4).

Cada fase (1, 2, 3) comprende varios ciclos. Y cada uno de ellos contiene un compuesto químico con diferente punto de ebullición. Con la idea de aprovechar la energía que no haya utilizado el ciclo anterior.

Para ello estos ciclos comprenden un evaporador, una turbina, un condensador y una bomba de recirculación.

La transmisión de la energía térmica se hace entre el condensador de un ciclo y evaporador del siguiente. Obligando al compuesto químico del ciclo a la condensación y al compuesto químico del siguiente ciclo a la evaporación.

Al utilizar las tres fases (1, 2, 3), el equipo de frío (4) (rendimientos COP y EER) y la utilización de los ciclos podemos llegar a un rendimiento superior al 100%.

Principalmente el mayor rendimiento se obtiene al utilizar la fase de frío (3), porque el calor se obtiene del ambiente (8). Como resultado se obtiene energía (10) con un, muy, alto rendimiento.

Como energía extra se obtiene frío (30) de alto coeficiente de trabajo (COP)

Motor frío multifase mediante termodinámica de frío y calor y eficiencia superior al 100%. Y generador de frío de alto coeficiente de trabajo (COP).

Sector de la técnica

El motor esta está encuadrado en el sector de la producción de energía renovable, específicamente en la conversión de energía térmica o eléctrica a mecánica para generar electricidad. Y como generador de frío de alto rendimiento.

Objetivo

Producir de energía con rendimientos muy altos, incluso superar el 100%. Evitar la contaminación atmosférica. Alimentar el motor con la propia energía generada. Evitar uso de combustibles (fósiles, biocombustibles, etc.). Uso de la energía térmica del ambiente para producir energía mecánica. Obtener un motor que funcione con un sistema no convencional, al utilizar un foco frío como energía primaria. Obtener como energía extra: frío con un alto coeficiente de trabajo.

Estado de la técnica

Actualmente existen varios tipos de motores térmicos.

Motores de combustión externa tales como:

La máquina de vapor: Esta consta básicamente de un mecanismo bajo la acción de la presión del vapor. Con un rendimiento aproximado del 4%.

La turbina de vapor: Consta de una serie de alabes que rotar cuando incide sobre ellos una corriente de vapor. Tiene un rendimiento aproximado del 20%.

Motores de combustión interna:

Motores alternativos: Poseen el mismo principio de la máquina de vapor, solo que aquí el fluido de trabajo experimenta el proceso de la combustión. Con un rendimiento aproximado del 35%.

Turbina de gas: En esencia la misma turbina de vapor, solo que aquí el fluido de trabajo son los gases producto de la combustión. Con un rendimiento aproximado del 34%.

Motores a reacción: Son motores que utilizan el principio de acción-reacción mediante. Con un rendimiento aproximado del 80%.

La eficiencia de cada uno de estos motores no superara nunca el 100%.

Al utilizar energía de un foco caliente (energía de entrada) y utilizar esta para convertirla en energía cinética (energía de salida) nunca llegaremos a obtener una energía superior a la de entrada (rendimiento superior al 100%). Porque la energía que suministramos se pierde en calor, según ciclos térmicos Rankine, Carnot, etc. La energía de salida, aprovechable, nunca podrá superar a la energía de entrada al sistema.

Explicación

La presente invención se refiere a un sistema de generación de energía que abre un abanico de posibilidades tales como: Aviones con un 100% más de carga. Sin peligro de incendios al no necesitar combustibles.

La presente invención puede comprender varias fases generadoras de energía diferenciadas por la procedencia de la energía utilizada. La fase de foco caliente (1), que puede ser alimentada mediante energía térmica externa (9). Entendiendo por esta a la energía proveniente del exterior del conjunto generador y generada por cualquier método (Electricidad, solar, hidrocarburos, biocombustibles, etc.). La fase de foco caliente (2), que puede ser alimentada mediante energía interna. Entendiendo esta como la energía suministrada por el propio conjunto generador, específicamente un equipo de frío (4) que pertenece al sistema inventado. La fase de foco frío (3), que puede ser alimentada mediante energía interna. Entendiendo esta, también, como la energía generada dentro del propio conjunto generador, específicamente el equipo de frío (4).

El conjunto generador básico comprende: Una fase (1) de foco caliente alimentado por energía externa (9), generada esta, por cualquier medio (Solar, eléctrico, hidrocarburos, etc.). Un generador eléctrico (6A) que convierte la energía mecánica de la fase 1 (1) en electricidad. Una baterías (5) que almacena la energía eléctrica generada. Un equipo de frío (4) alimentado por la fase (1) directamente o por las baterías. Este equipo de frío (4) se utiliza para proporcionar calor y frío a las fases 2 (2) y 3 (3). Una fase, por ejemplo la 2 (2), que recibe calor del equipo de frío. Otra fase, por ejemplo la 3 (3), que recibe frío del equipo de frío (4).

Uno o varios generadores (6A, 6B, ETC.) que convierten la energía cinética, de estas fases, en electricidad. Esta electricidad podemos almacenarla en las baterías anteriores (5) o utilizar otra serie de baterías.

Cada fase comprende varios ciclos (1001, 1002, 1003, etc.) que basan su funcionamiento en principios similares. Dentro de los ciclos se encuentran elementos químicos con puntos de ebullición diferentes para crear un escalonamiento entre ellos. Ordenados de mayor a menor temperatura o viceversa.

Cada ciclo comprende: Un evaporador (11) que contiene un compuesto químico en su interior, que convierte este de líquido a gas mediante el aporte de calor. Una turbina (12) que aprovecha la velocidad de escape del gas desde el evaporador y generar movimiento. Un condensador-intercambiador-evaporador (13) que convierte el gas, proveniente de la turbina, en líquido. Cediendo el calor al evaporador del siguiente ciclo. Una bomba de recirculación (14) para inyectar el líquido en el evaporador y comenzar de nuevo el ciclo.

Como es fácil entender el primer ciclo (1001) será algo diferente a los ciclos intermedios y el último será también diferente al resto, ya que el evaporador del primer ciclo es simple En los intermedios, este evaporador, comprende el condensador del ciclo anterior. Si embargo el último ciclo comprende un condensador que puede estar refrigerado por la temperatura exterior.

El rendimiento total de las fases es la suma de los rendimientos de los ciclos que la componen. La cantidad de ciclos que pueden utilizarse depende de la diferencia temperatura entre el foco de calor y la temperatura ambiente; y de la diferencia de temperaturas de ebullición, entre los compuestos químicos utilizados, para formar los ciclos escalonados.

Se aconseja que los productos químicos que se puedan utilizar sean estables, no sean dañinos a los componentes del ciclo donde se encuentra alojados, que exista una temperatura mínima entre estos para poder utilizar un máximo número de ciclos y asegurar la transferencia de calor entre ciclos que permita la condensación y evaporación.

Algunos ejemplos de compuestos químicos con diferentes puntos de evaporación son: Cloro(-35,00ºC); Formaldehído (-21,15ºC); Isobuteno (-6,90ºC); 1buteno (-6,26ºC); Trans2buteno (0,96ºC); Cis2buteno (3,73ºC); Fluoruro de Hidrógeno (19,42ºC); Etanal (20,80ºC); Éter etílico (34,60ºC); Sulfuro de carbono (46,30ºC); Acetona (56,20ºC); Etanol (78,30ºC); Benceno (80,20ºC).

Algunos no podrán utilizarse debido a que no cumplen alguno de los anteriores consejos. Pero existen miles de compuestos que podrían formar parte de los ciclos.

Para una mejor comprensión utilizamos el siguiente ejemplo, que es meramente descriptivo y no limitativo. Calentamos el agua, que está contenida en el primer ciclo, por medio de energía externa (madera) a 100ºC hasta su evaporación. Esta aumenta su presión en el evaporador (11) y mediante un regulador (50) ajustamos la velocidad de salida del vapor de agua hacia la turbina (12). El agua cede energía a la turbina (12) perdiendo velocidad. El vapor entra en el condensador (13) que será enfriado por el metanol líquido que se encuentra el evaporador (13) del siguiente ciclo (1002). (La temperatura de ebullición del metanol es de 78ºC). A estas temperaturas el agua se condensa y el metanol se evapora, por la cesión de calor del agua al metanol. Por lo que el agua en el ciclo 1001 se condensa y el metanol en el ciclo 1002 se evapora.

El siguiente ciclo (1002) del metanol aprovecha el calor no utilizado en el ciclo anterior del agua (1001) A su vez el condensador del ciclo del metanol, evapora por cesión de calor, a la acetona, que pertenece al evaporador del ciclo (1003), con un punto de ebullición de 56ºC. Y así sucesivamente hasta poder completar el total de los ciclos que cubren el margen térmico que tengamos.

Suponiendo un rendimiento teórico ideal, para cada ciclo, de un 25% obtendríamos los resultados de la siguiente tabla, para la fase 1 (1):

La eficiencia total de la fase 1 sería del 76.3%.

La energía obtenida en la fase 1 (1) se almacena en las baterías (5) o se utiliza para alimentar un grupo de frío...

1. Dispositivo generador de energía que puede comprender, básicamente:

Una fase (1) de foco caliente alimentado por energía externa (9), generada esta, por cualquier medio (Solar, eléctrico, hidrocarburos, etc.).

Un generador eléctrico (6) que convierte la energía mecánica de la fase 1 (1) en electricidad. Una baterías (5) que almacena la energía eléctrica generada.

Un equipo de frío (4) alimentado por la fase (1) directamente, o por las baterías (5) o por algún tipo de energía externa. Este equipo de frío se utiliza para proporcionar calor y frío a las fases 2(2) y 3(3).

Una fase, por ejemplo la 2 (2), que recibe calor del equipo de frío. Similar a la fase 1(1).

Otra fase, por ejemplo la 3 (3), que recibe frío del equipo de frío (4).

Uno o varios generadores (6A, 6B, etc.) que convierten la energía cinética, de las fases, en electricidad.

2. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque las fases (1, 2 y 3) comprenden varios ciclos (1001, 1002, 1003, etc.).

3. Dispositivo según reivindicaciones 2 caracterizado por que cada ciclo (1001, 1002, 1003, etc.) está compuesto al menos por: un evaporador, un regulador de presión o caudal, una turbina, un condensador, una bomba de recirculación.

4. Dispositivo según reivindicación 3 caracterizado por que cada uno de los ciclos (1001, 1002, 1003, etc.). comprende elementos químicos con diferentes puntos de ebullición para aprovechar la energía entre ciclos.

5. Dispositivo según reivindicaciones 3 y 4 caracterizado porque los ciclos térmicos (1001, 1002, 1003, etc.) están colocados escalonadamente (según las temperaturas de ebullición) para aprovechar la energía térmica no utilizada en el ciclo anterior.

6. Dispositivo según reivindicaciones 3, y 4 y 5 caracterizado porque los ejes de las turbinas de los ciclos (1001, 1002, 1003, etc.) que componen cada fase pueden estar unidos entre sí.

7. Dispositivo según reivindicaciones 2, 3 y 4 caracterizado porque los ciclos comprenden al menos un intercambiador de calor entre condensador de ciclo anterior y evaporador del ciclo siguiente para enlazar los ciclos y aprovechar la energía entre estos.

8. Dispositivo según reivindicaciones 2, 3 y 4 caracterizado porque las fases comprende acoplamientos de los ejes en conjunto o individualmente.

9. Dispositivo según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la fuente de energía térmica necesaria para la fase 1 (1) puede ser generada por cualquier tipo de medio externo (electricidad, biocombustible, solar, etc.)

10. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque el motor comprende un equipo de frío que puede ser alimentado por las baterías (5) o por electricidad externa o por la fase 1.

11. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque el motor comprende un equipo de frío (4) que aprovecha el rendimiento en calor según EER y aumentar la energía térmica (calor).

12. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque el motor comprende un equipo de frío (4) que aprovecha el rendimiento en frío según COP y aumentar el rendimiento del motor.

13. Dispositivo según cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizado porque el motor comprende un equipo de frío (4) para crear una nueva fase mediante el calor generado en este.

14. Dispositivo según cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizado porque el motor comprende un equipo de frío (4) para crear otra una nueva fase mediante el frío generado en este.

15. Dispositivo según cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizado porque el motor comprende fases (1, 2, 3, etc.) que pueden producir energía sin necesidad de acumularla en baterías y cederla directamente al exterior.

16. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque los generadores pueden ser de corriente continua o alterna.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado, porque el motor comprende un generador que puede ser movido por el conjunto de las fases o de forma independiente.

18. Dispositivo según reivindicaciones 1 y 15 caracterizado porque el motor puede comprender baterías (5) que pueden ser independientes para las fases (1, 2, 3).

19. Dispositivo según cualquier reivindicación anterior caracterizado porque el motor comprende un sistema de generación de energía, mediante técnica inversa o negativa, en la fase alimentada mediante la energía interna en frío (el propio motor) proporcionado por el equipo de frío interno (4) o poder alimentarla, también, mediante energía externa (equipo de frío externo).

20. Dispositivo según cualquier reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque el motor puede comprender una fase (3) que puede servir como equipo de refrigeración de alto rendimiento.

21. Dispositivo según reivindicación 1, 3, 4, y 5 caracterizado porque el motor puede comprender que los condensadores de los últimos ciclos aprovechen la energía térmica de las fases (alimentadas con foco caliente) para que pueda servir como calefacción.

22. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado el motor comprende cualquier combinación de equipos de frío (4) en cualquier disposición para aumentar margen térmico en frío y la eficiencia. (Equipos de frío en serie, en paralelo o mixto), para aumentar el COP o el EER o la temperatura de frío o calor.

23. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado el motor comprende un sistema que usa principalmente la energía térmica contenida en la atmósfera para generar energía mecánica.

24. Dispositivo según reivindicación 1 caracterizado comprende cualquier combinación de modos de realización, según las necesidades (Seguridad, tamaño, peso, potencia, etc.). Como por ejemplo, a modo ilustrativo y no limitativo, los siguientes:

Fase 1, más fase 2, más fase 3, más equipo de frío (Es la que aquí se ha descrito como básica).

? fase 2, más fase 3, más equipo de frío. O también fase 3 más equipo de frío.

? varias fases 3 con varios equipos de frío. O varias fases 3 con equipo de frío externo, etc.