Dispositivo de transformación de energía undimotriz en eléctrica mediante fuerzas o momentos de torsión acumulativos.

Dispositivo de transformación de energía undimotriz en eléctrica,

mediante fuerzas o momentos de torsión acumulativos, que a través de un sistema de turbinas alineadas en serie en la zona de rompiente de olas y accionadas por la potencia de las mismas, transmiten y multiplican ésta por el número total de turbinas, ya que las uniones entre ellas deben ofrecer una resistencia a la torsión variable y progresiva, de tal manera que puedan almacenar y transmitir el potencial unitario de las olas, de turbina en turbina, hasta la última instalada. Para completar el primer ciclo, es necesaria una cantidad de olas igual al número de turbinas del dispositivo. Los siguientes ciclos se sucederán con la incidencia de una sola ola, ya que el sistema permite la liberación de la turbina anterior a la que está girando, logrando un ciclo completo por cada ola.

CAMPO DE LA INVENCiÓN

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria de la transformación, producción y acumulación de energía renovable, así como la construcción de sistemas y mecanismos para la misma.

OBJETIVO

El objetivo es aprovechar la fuerza del oleaje en mares y lagos para generar energía con un rendimiento máximo.

Las olas del mar poseen una energía cinética cuyo origen es la eólica. La energía undimotriz por unidad de superficie es esencialmente mayor que la energía solar y eólica unitaria en la misma zona. El aprovechamiento de la energía undimotriz nos brinda la oportunidad de reducir considerablemente el consumo de combustibles fósiles y sus efectos nocivos de contaminación por emisión de gases. Es una fuente de energía renovable e inagotable.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Existen actualmente varios sistemas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica. Básicamente, consisten en boyas flotantes o compuertas oscilantes que, mediante la ondulación de las olas o alternancia de las corrientes, transmiten la energía cinética a cilindros compresores o generadores que a su vez conectan con el sistema convertidor apropiado en cada caso.

El problema que plantea este tipo de instalaciones es el rendimiento bajo e irregular, debido a la formación aleatoria de la intensidad del oleaje.

Cualquier proyecto mecánico para el aprovechamiento de la energía undimotriz debe resolver los problemas que plantea esta intensidad aleatoria de las olas, ya que la variación permanente de la frecuencia y energía de las mismas no permite un rendimiento óptimo en todos los sistemas conocidos hasta el momento.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN.

Dispositivo de transformación de energía undimotriz en eléctrica mediante fuerzas o momentos de torsión acumulativos.

PRINCIPIO:

Este dispositivo consiste en la colocación de turbinas que giran en una misma línea de eje y que van unidas entre sí mediante elementos resistentes a la torsión, tales como resortes, embragues magnéticos, acoplamientos elásticos, etc.

Estos elementos de torsión que unen las turbinas deben observar las siguientes características: la primera unión entre turbinas debe tener un momento resistente de torsión equivalente a la energía cinética del umbral inferior de las olas a partir del cual la instalación es productiva, y que en adelante indicaremos como Mi. A partir de aquí, las uniones entre las diferentes turbinas deberán ofrecer una resistencia a la torsión igual a Mi multiplicado por n, siendo n las uniones sucesivas entre turbinas necesarias para alcanzar el umbral superior de producción de energía.

DESCRIPCiÓN DETALLADA DEL PROCESO:

En el caso de disponer de olas con una intensidad situada en el umbral inferior para que la instalación sea productiva:

1º. El agua se desplaza por el plano inclinado que llega hasta el eje de las turbinas (ver Fig. 1) . Como el primer elemento de unión entre la 1ª y 2ª turbina tiene una resistencia igual a Mi, la energía cinética del agua hace que gire la 1ª turbina.

2º. Cuando se produce el giro de la 1ª turbina se vence la resistencia Mi del elemento de unión (embrague magnético, resorte, acoplamiento elástico, etc.) entre la 1ª y 2ª turbina (ver pieza de enlace (1) de la Fig. 2) . Mediante un dispositivo de enclavamiento (ver Fig. 3) de leva o trinquete, mantenemos la resistencia Mi actuando sobre la 2ª turbina.

3º. En el momento de incidir una 2ª ola en el sistema, la 2ª turbina gira, ya que recibe una fuerza equivalente a Mi más el esfuerzo que está aportando la torsión de la 1ª turbina.

4º. Cuando gira la 2ª turbina, se producen dos hechos simultáneos. Ésta queda enclavada por el mismo procedimiento definido en el punto 2º, aportando una fuerza igual a Mi multiplicada por 2 sobre la unión con la 3ª turbina (resistencia igual a Mi multiplicada por 3) . Además, mediante el giro del pulsador (2) (ver Fig. 2 Y Fig. 4) fijado a la 2ª turbina, desenclavamos la 1ª turbina que vuelve a estar en disposición de funcionamiento.

5º. Cuando incide una 3ª ola en el sistema, la 3ª turbina gira, ya que recibe la fuerza de ésta más 2Mi que aporta la torsión de la 2ª turbina. Este giro de la 3ª turbina desenclava a su vez a la 2ª, que queda en disposición de funcionamiento.

6º. De esta manera, y aplicando el mismo principio de acumulación, van girando la 4ª, 5ª, 6ª... hasta la enésima turbina, en función del umbral máximo de producción de energía que se establezca.

7º. Cuando gira la última turbina, transmite una energía igual a Mi multiplicada por n, con lo cual el rendimiento del sistema es considerable, incluso con olas de baja intensidad. A partir

de este primer giro, los sucesivos serán rítmicos y de ola en ola, ya que las turbinas anteriores han ido recuperando la capacidad de acumulación tal como se explica en los puntos 4º y 5º.

Si la intensidad de las olas es superior al umbral inferior de productividad del dispositivo, la funcionalidad será la misma pero con una reducción del tiempo de puesta en marcha, ya que la turbina que empezará a girar y transmitir esfuerzos no será la situada en primer lugar sino la que corresponda en el puesto mas avanzado del sistema, en función de la igualdad entre la fuerza del oleaje y la resistencia de la unión.

EXPLICACiÓN BREVE DE LOS DIBUJOS: Se adjunta a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, los dibujos representados por las Fig.: 1, 2, 3 Y 4 en los cuales, con carácter ilustrativo, se pretende representar lo siguiente: la Fig. 1 refleja el plano inclinado que direcciona el flujo de agua originado por la energía cinética de las olas hacia la 10 mitad superior de las turbinas para garantizar el sentido de giro. La Fig. 2 es una vista de frente de un par de turbinas que mediante la posición (1) nos indica el elemento de unión entre ambas, que puede ser un resorte de torsión, un embrague magnético de torsión, un acoplamiento elástico, etc. Un extremo del elemento de unión se fija a una turbina, y el otro extremo a la siguiente. De esta manera, cuando gira la turbina (en este caso, la situada a la izquierda del dibujo) el mencionado elemento de unión queda sometido al esfuerzo de torsión que le corresponde, y a su vez lo transmite a la siguiente turbina. La posición (2) representa un pasador, que cuando gire la turbina a la que está fijado (en este caso la de la derecha) permitirá la recuperación del elemento de unión sometido a torsión.

La Fig. 3, representa la posición de la leva o trinquete que impide que la turbina que ha sido accionada por una ola, gire en sentido contrario y de esta manera, mantiene en tensión el elemento de unión. La Fig. 4, es una sección donde se puede observar el recorrido del pasador posición (2) cuando gira la turbina a la que está fijado. Mediante el giro, el pasador mencionado, eleva el gatillo de la leva o trinquete y permite que la turbina anterior recupere su posición gracias a la tensión que conserva el elemento de unión.

1. Dispositivo formado por turbinas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica, caracterizado por la disposición de las turbinas una a continuación de la anterior y girando individualmente sobre una misma línea de eje (ver Fig. 2) .

2. Dispositivo formado por turbinas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica, según la reivindicación anterior, caracterizado por estar sumergido en agua de mar

o lago en la zona de rompiente de las olas, con un plano inclinado que direccione el desplazamiento de agua producido por las olas hacia la mitad superior de las turbinas, ocasionando el giro de las mismas en un solo sentido (ver Fig. 1) .

3. Dispositivo formado por turbinas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por los elementos de unión entre turbinas (ver pieza de enlace (1) de la Fig. 2) mediante resortes, embragues magnéticos, acoplamientos elásticos, etc. , que cumplan con los siguientes requisitos: la resistencia a la torsión del primer elemento de unión (entre la primera y segunda turbina) , debe ser igual a Mi, siendo Mi el producto de la fuerza de una ola primaria por el radio de la turbina. Definimos una ola primaria como aquella que tiene la potencia mínima que origina el funcionamiento del dispositivo. El segundo elemento de unión (entre la segunda y tercera turbina) tiene una resistencia a la torsión igual al doble de Mi, el tercer elemento (entre la tercera y cuarta turbina) tiene una resistencia a la torsión igual al triple de Mi, y así sucesivamente hasta completar las uniones necesarias en función de la cantidad total de turbinas del dispositivo.

4. Dispositivo formado por turbinas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un elemento de enclavamiento en cada unión de turbinas por medio de trinquete, leva, final de carrera posicional, etc., que permita retener y transmitir el esfuerzo de torsión después del giro hacia la turbina siguiente (ver Fig. 3) .

5. Dispositivo formado por turbinas para la transformación de energía undimotriz en eléctrica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un pulsador giratorio en cada turbina (ver pulsador (2) en Fig. 2 Y Fig. 4) , que permita desenclavar la turbina anterior una vez transmitido el esfuerzo correspondiente, de tal manera que dicha turbina quede operativa para aprovechar la energía de la siguiente ola.