SISTEMA DE BOMBEO MEDIANTE COMPENSACION DE CARGAS POR ELEMENTOS ELASTICOS.

El sistema de mejora de rendimiento de dispositivos de bombeo con accionamiento eólico,

mediante compensación de cargas por elementos elásticos; permite de manera sencilla, económica y funcional incrementar de manera muy significativa el caudal de agua extraída. Se han demostrado mejoras de más del 70% en sistemas implantados.

La inclusión de elementos elásticos sujetos al sistema fijo y al móvil permite que se compensen los esfuerzos en los movimientos de ascenso y descenso.

Se reivindica tanto el propio sistema como la eliminación de los vástagos rígidos empleados para hacer descender el sistema. Así, al dejar de ser una limitante el peso de los mecanismos, se puede añadir un contrapeso a un cable o sirga dotados de cierta flexibilidad, eliminando el componente más crítico de las instalaciones cuyas reparaciones, por ser elementos subterráneos, son complejas y costosas.

El esquema siguiente muestra ambos conceptos en un mismo sistema completo.

SISTEMA DE MEJORA DE RENDIMIENTO DE DISPOSITIVOS DE BOMBEO CON ACCIONAMIENTO EÓLICO, MEDIANTE COMPENSACIÓN DE CARGAS POR ELEMENTOS ELÁSTICOS

Sector de la técnica La invención se encuadra en el sector de la técnica correspondiente a los sistemas de bombeo de líquidos, y en particular en aquellos que emplean el viento como elemento motriz.

Estado de la técnica

El empleo de sistemas de bombeo accionados por molinos de viento es ampliamente conocido y de uso frecuente en multitud de explotaciones, principalmente agrícolas y ganaderas, como fórmula de extracción de líquidos; esencialmente el agua presente en pozos existentes en el subsuelo.

Los parámetros de diseño más determinantes son: el diámetro de la rueda de palas, así como la forma de éstas, que condicionan la captación de la energía eólica; la altura de la torre, con importante incidencia en la consigna de viento de operación, siendo generalmente dicha velocidad más elevada para cotas

El valor de salida resultante de estos elementos es un caudal de líquido extraído.

A día de hoy, a pesar de que estos sistemas son conocidos desde hace cientos de años, este concepto sigue siendo el empleado de manera generalizada, limitándose las variaciones sobre dicha concepción básica a adaptaciones (dimensionales, estructurales, de materiales ...) específicas para cada aplicación concreta.

Explicación Los sistemas actuales precisan de unas consignas mínimas de viento para vencer tanto la inercia de todos los elementos mecánicos que conforman el sistema, como el peso de la columna de líquido extraído.

Asimismo, esta inercia mecánica actúa en contra del movimiento rotatorio de las palas de manera irregular dificultando o reduciendo la velocidad de giro de las palas con la consiguiente repercusión en un menor caudal de líquido extraído.

La presente invención aprovecha todas estas fuerzas de inercia haciendo que actúen sobre elementos elásticos de modo que la energía acumulada en la tracción de los mismos, sea de aplicación para accionar el propio sistema y venza la mencionada inercia El sistema de compensación de cargas consta de unos elementos elásticos en cantidad variable, que se fijan a la estructura o torre sobre la que está montado el sistema De este modo, una parte del accionamiento queda unida a la estructura La otra parte de los elementos elásticos queda fijada, mediante un elemento adicional de unión si es preciso, a la parte móvil del accionamiento del sistema de bombeo.

De esta manera, el sistema elástico, una vez tensionado por el peso del sistema móvil tenderá a recuperar y contraerse, actuando para vencer la inercia negativa de dicho sistema móvil.

Los elementos elásticos pueden ser de configuración variable, tanto en su material, como en su cantidad y en su valor de constante elástica; siendo, en cualquier caso, el objetivo el que el total de la capacidad de tracción de la componente vertical de todo el sistema sea tal que compense la actuación de las fuerzas de gravedad de los elementos móviles del sistema (incluido el líquido ) .

Las ventajas son múltiples; entre las más reseñable s cabe citar: el sistema presentará un valor mucho más bajo de consigna de viento para el inicio de la operación, permitiendo el funcionamiento a regimenes de viento considerablemente menores; para valores de viento similares, se aumentará la velocidad de actuación y, consiguientemente el caudal de líquido bombeado el hecho de que se pueda vencer en su práctica totalidad el peso de los elementos móviles mecánicos habilita para aumentar la profundidad de extracción y/o la sección de la conducción del líquido a extraer un funcionamiento mucho más regular del sistema de giro y oscilación aumenta considerablemente la vida útil y la fiabilidad del sistema mecánico, con la consiguiente reducción de las averías Lo hasta aquí reseñado, como se indicará posteriormente, constituye el objeto de la reivindicación principal.

En cualquier caso de manera adicional, la implantación del sistema elástico indicado presenta otras ventajas adicionales derivadas del hecho de que el propio sistema compense las fuerzas mecánicas resistentes del sistema, sin merma reseñable del rendimiento del sistema, lo que permite la inclusión de dispositivos adicionales o diferentes cuyas condiciones mejoran el sistema y cuya masa no repercute negativamente de forma significativa en el caudal de líquido obtenido.

En su segunda reivindicación, la presente invención incluye un sistema, reflejado en la fig. 2; donde se sustituye el vástago rígido actualmente existente en los sistemas y cuya función es accionar y empujar el émbolo en su movimiento descendente, por un sistema compuesto por una sirga y un contrapeso que sirva como tensor de dicha sirga, así como para hacer que se mueva el propio émbolo cuando tiene que bajar.

Se eliminan de este modo los habituales problemas derivados del pandeo del vástago de los sistemas de bombeo existentes hasta ahora así como su roce con las paredes de la tubería; que constituyen los motivos más comunes de avería y rotura de los sistemas actuales.

Descripción de los dibujos En la FIG.l se observa que la rueda de palas (1) está montada sobre la estructura (2) ; estando cada elemento elástico (3) fijado, por una parte a dicha estructura (2) por un punto de anclaje (4) ; y por el otro lado al mecanismo de bombeo (7) con una fijación (5) .

Se dispone, asimismo, de unos tensores (6) , que permiten ajustar la constante elástica del elemento elástico (3) .

En la FIG.2, se muestra la alternativa a la tradicional solución que consiste en un vástago rígido, que empuja el sistema de bombeo en su descenso vertical.

En la solución propuesta, esta varilla o vástago es sustituida por una sirga (1) que se aloja dentro de la carcasa exterior (2) . La sirga está, obviamente, traccionada en el movimiento ascendente del sistema de bombeo; mientras que en el movimiento descendente, es el contrapeso (3) el que proporciona la tensión a la sirga, moviendo el sistema de bombeo propiamente dicho, que incluye la bomba (4) y la válvula de retención (5)

La carga adicional del contrapeso no supone un problema en el movimiento de elevación del sistema debido a que éste es traccionado verticalmente hacia arriba con la fuerza adicional que proporcionan los elementos elásticos (3) .

Exposición de modo de realización El sistema descrito, en lo que a su reivindicación 1 se refiere, ya se ha implementado con éxito en una cantidad elevada de sistemas de extracción existentes, mediante la fijación de elementos elásticos (principalmente muelles) en número variable, de diferentes materiales y dimensiones a la estructura y al sistema de bombeo, como se ha descrito previamente.

La reivindicación 2 ha sido realizada, como se ha descrito en el apartado anterior en varios sistemas de bombeo existentes, con éxito; eliminándose, a raíz de está implantación, los problemas de rotura de los tubos y vástagos que los sistemas venían presentando de manera reiterada

Aplicación industrial

La patente descrita es de aplicación en cualquier sistema de bombeo eólico existente. Asimismo, puede incorporarse en la fase de diseño de cualquier futuro sistemas a construir

1. Compensación de cargas por elementos elásticos Se establece corno reivindicación principal el sistema compuesto por elementos elásticos que se fijan por una parte a la estructura o elementos fijos del sistema y por otra a las partes móviles del sistema de bombeo y que son tensionados por la acción del propio movimiento del sistema de bombeo.

2. Reivindicación dependiente; sustitución del vástago rígido característico de estos equipos por una sirga con un contrapeso Compensación de cargas por elementos según reivindicación 1, donde el elemento

A

V

Figura 2