Dispositivo transformador de energía eólica en hidráulica que dispone de una superficie de captación de viento,

entendiéndose como tal vela/s, panel/es u otros elementos que funcionen con tal finalidad, donde la incidencia del viento provoca un esfuerzo que es transmitido por algún/os medio/s (cables, cuerdas,...) a uno o varios conductos, generalmente flexibles. La modificación del volumen del conducto provoca el establecimiento de un flujo dinámico de corriente, si el conducto es abierto, o bien un aumento de presión en un fluido si el conducto es cerrado.El dispositivo es aplicable a instalaciones desaladoras, centros de recarga de automóviles eléctricos u otros centros de generación de energía eléctrica

Conversor aerohidráulico.

Sector de la técnica

La invención se encuadra dentro del sector técnico de energías renovables, y más concretamente, en la transformación de energía eólica en hidráulica, la cual, a posteriori podrá ser empleada para su conversión en energía eléctrica o destinada a cualquier otra aplicación industrial como desalinización del agua.

Estado de la técnica

La energía eólica se puede clasificar en dos grandes grupos; los que tienen el eje horizontal como los molinos de viento y aerogeneradores que producen la electricidad gracias al movimiento circular de las aspas, el otro grupo corresponde a los que obtienen el movimiento del generador por la conexión mecánica de este, con un eje vertical del que salen radialmente unos brazos, los cuales sustentan unos paneles donde incide el viento, lo cual provoca un par rotacional respecto del eje vertical que mueve el generador eléctrico.

En la actualidad, existen centrales hidroeléctricas ubicadas en los cauces de los ríos, un modelo de este tipo de central se encarga de transformar la energía cinética proveniente de la masa fluida del río en energía eléctrica, mediante la ubicación de una turbina unida mecánicamente al generador.

Otro modelo de central hidroeléctrica seria que mediante una presa y un terreno poco permeable se forma un embalse en el transcurso de un río, acumulando grandes cantidades de agua, en la parte baja de la presa se colocan las turbinas que debido a la presión que ejerce la columna de agua o al impacto de un chorro de agua sobre estas las mueve, y estas a su vez mueven un generador que es el encargado de producir la electricidad.

Las centrales de bombeo, se componen de dos embalses comunicados entre si por unos conductos constituyendo un sistema prácticamente cerrado, en las horas donde la demanda de electricidad es mayor, el embalse superior suelta agua que va al embalse inferior y en su recorrido mueve las turbinas generadoras de electricidad, en los momentos del día cuando la demanda energética es menor se aprovecha el excedente de energía de la red para bombear el agua del embalse inferior al superior.

Existen centrales que transforman la energía potencial debido a las oscilaciones de las olas del mar en energía eléctrica, es la llamada undimotriz, las que generan electricidad aprovechando las mareas, se denominan mareomotrices.

Para la generación de electricidad existen otros tipos de centrales denominadas térmicas, donde es necesaria la combustión de derivados fósiles, tal como: gas, carbón, y petróleo, como consecuencia se genera mucha contaminación y contribuye al cambio climático, además no todos los países cuentan con reservas de dichos combustibles en su territorio y las reservas de estas se están agotando y cada vez resulta más cara su extracción, lo cual acarrea el problema de la dependencia energética.

La energía nuclear acarrea la problemática del peligro en caso de accidente nuclear, guerra o atentado, además las reservas de uranio y plutonio cada vez son más escasas y costosas.

La energía solar es excesivamente cara y necesita grandes extensiones para colocar las huertas solares, como inconveniente, de promedio un mes de Julio se obtiene 3 veces más energía que en el mes de Enero, pero cuando llega la noche dejan de ser productivas.

Descripción detallada de la invención

Este dispositivo esta basado en el funcionamiento de un barco de vela, el cual tras recibir el flujo másico de aire sobre las velas, se genera un impulso sobre este que es capaz de vencer la resistencia del agua sobre el que flota y generar un movimiento de traslación.

El conversor aerohidráulico es capaz de transformar la energía eólica en hidráulica, para posteriormente desalinizar el agua de mar, pero su finalidad principal es la generación de energía eléctrica.

Básicamente, la invención esta constituida por una vela de grandes dimensiones donde la incidencia del viento sobre esta realiza una fuerza, dicha fuerza es transmitida por cables o cuerdas a unos elementos rígidos ubicados en el mástil, estos aprisionan al conducto elástico por donde circula el fluido, contra otro elemento rígido, generalmente el mástil, la fuerza deforma el conducto elástico y el fluido que circula por este se opone a la fuerza generada por la vela, lo cual provoca un aumento de presión, la circulación del fluido esta impedida en un sentido del conducto elástico por medio de una válvula antiretorno, y la circulación en el otro sentido viene determinada por la presión a la que encuentra tarado el regulador de presión, cuando la fuerza de la vela provoque una presión en el fluido mayor a la presión del regulador se establecerá un flujo dinámico de la corriente. Cuando cesa el viento, la fuerza sobre el conducto es inexistente, por lo tanto el conducto flexible recupera su estado inicial.

El conversor rota en busca de la máxima fuerza del viento, esta rotación es provocada por un panel que funciona a modo de veleta. El conversor puede ser instalado en tierra firme o en mar adentro.

Fundamento aeromecánico

Véase la figura 1, en la cual se representa una vela (1) en posición vertical vista de perfil, que se une al mástil (2) por medio de unos cables o cuerdas (3), la superficie (4) actúa a modo de veleta para orientar al dispositivo en la dirección de máximo viento. Al soplar el viento tensa la vela que transmite la fuerza que incide sobre ella al conducto que tiene el fluido, el cual se encuentra ubicado dentro del mástil.

La figura 2 es el dispositivo visto en una sección de cable A-A', donde (6) es el conducto flexible que transporta el fluido, (3) es el cable de tracción, (2) es el mástil y el (5) el elemento rígido opresor. La deformación y por consiguiente la disminución y aumento de presión del fluido, es directamente proporcional a la velocidad del viento.

El flujo másico (Fv) que atraviesa la vela viene determinado por la siguiente expresión:

Fv = d*V*A (Kg/s)

donde:

d= densidad del aire, aprox 1.2 (kg/m³)

v=velocidad del viento (m/s)

A=área de la vela (m²)

La potencia (Pot) de la vela se calcula según la siguiente formula:

Pot=Fv*0.5*v2=d*A*0.5*v3 (w)

La altura de la vela generalmente será mayor que su base, por que cuanto mas alta sea la vela, mayor será la velocidad del viento. Esta tabla muestra la potencia obtenida en función de la velocidad del viento y la superficie de la vela, no pretende ser limitativa del alcance de la invención.

(Tabla pasa a página siguiente)

Fundamento hidráulico

Ver la figura 3, el esquema se compone de un deposito abierto (7) sometido a la presión atmosférica, el cual contiene un fluido, en este se sumerge un tubo que cuenta con una válvula antiretorno (8), el otro extremo del tubo se une a una vejiga (6) en cuya salida hay un regulador de presión (12) conectado mediante un tubo a la turbina (13).

Cuando Fv=0 la vejiga no sufre deformación alguna, y el agua contenida en esta no puede escapar debido a la acción de la válvula antiretorno.

Cuando Fv Box 0, provoca una deformación en la vejiga, disminuyendo un poco su volumen, lo que acarrea un aumento de presión en el fluido, el cual tiene impedida su salida en ambos extremos.

Si aumenta Fv, mayor será la deformación de la vejiga, la cual disminuirá su volumen, como consecuencia, el fluido se opone a la reducción de su volumen, aumentando la presión en el interior de la vejiga, hasta que dicha presión sea superior a la del regulador, momento en cual se abrirá y permitirá que se establezca el flujo dinámico de la corriente, el fluido sale por el tubo que conduce a la turbina, donde el chorro impacta en los alabes de esta, provocando el movimiento rotacional, dicho movimiento es comunicado mediante un eje a un generador rotativo para producir la electricidad.

El agua tras golpear en los alabes cae por gravedad al deposito inicial formando un circuito cerrado.

En un momento diferencial de tiempo, transcurrido tras la apertura del regulador de presión, la vejiga se...

1. Dispositivo transformador de energía eólica en hidráulica, que contiene: una vela, un mástil, uno o varios conductos .... esta caracterizado por que dispone de una superficie de captación de viento, entendiéndose como tal: vela/s, panel/es, u otro/s elemento/s que funcionen con tal finalidad, donde la incidencia del viento provoca un esfuerzo que es transmitido por algún/os medio/s (cables, cuerdas...), a uno o varios conductos, los cuales generalmente son flexibles, la modificación del volumen del conducto tiene como origen el esfuerzo al que esta siendo sometido la superficie de captación de viento, cuando el conducto es abierto la variación de volumen establece un flujo dinámico de la corriente unidireccional puesto que en las demás direcciones tiene impedida su circulación, si el conducto esta cerrado se produce un aumento de presión debido a la oposición del fluido a variar su volumen. La vela esta sujeta a su mástil/es y el mástil esta empotrado en el suelo, pero si permite un movimiento rotacional respecto de su eje central. El movimiento rotacional del mástil puede proceder del viento debido a que este dispone de una superficie plana a modo de veleta para orientar al dispositivo aerohidráulico en dirección de máximo soplado. El tramo/s conducto/s presionado/s generalmente se encuentra situado/s en el interior del mástil/es y puede ser presionado por este/os o contra este/os.

2. Instalaciones desaladoras, centros de recarga de automóviles eléctricos, centro/s de generación de energía eléctrica y demás procedimientos industriales que contengan al conversor aerohidráulico definido en base a la reivindicación 1 como principal fuente de suministro de energía.