Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua.

Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua.

Permite aprovechar energía de las corrientes mediante una construcción sencilla. Comprende: un eje principal (4) rotativo; una base para soportar el eje principal (4) por encima de la corriente en dirección perpendicular a dicha corriente; y al menos un rotor, acoplado al eje principal. El rotor comprende: un par de bujes, cada uno con al menos tres brazos (3) acoplados al eje principal (4), en dirección perpendicular al eje principal (4), definiendo los bujes pares de brazos (3) enfrentados en un buje respecto del otro; y al menos una turbina acoplada entre cada par de brazos (3), en los extremos libres. Cada turbina comprende: un soporte acoplado al par de brazos (3) de manera giratoria según una dirección paralela a la del eje principal (4); y al menos tres álabes (1), acoplados al soporte.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se encuentra dentro del sector de la producción de energía eléctrica procedente de fuentes renovables, en concreto, la energía de corrientes de agua, preferentemente de agua, tales como las mareas o los ríos, aunque también pueden ser de otro medio equivalente. En particular, se considera como objetivo principal de la invención el aprovechamiento de la energía de las corrientes oceánicas que constantemente trasladan grandes cantidades de masa de agua a lo largo de océanos y mares. Por ello, la presente invención se refiere a un mecanismo rotatorio de flujo cruzado para transformar energía cinética de una corriente en energía de giro de un eje principal y, en su caso, posteriormente, en energía eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las corrientes marinas u oceánicas pueden ser generadas por fenómenos tales como: fuerzas de presión internas, la topografía de las costas, el movimiento de rotación de la Tierra, la fuerza del viento, o cualquier combinación de alguno de los anteriores fenómenos. Dichas corrientes son como grandes autopistas por las que se traslada una gran masa de agua, con una velocidad que varía en función de su localización.

El aprovechamiento energético de las corrientes, ya sean oceánicas, marinas o fluviales, responde al encarecimiento de las energías no renovables y, sobre todo, al alto grado de contaminación que conlleva su extracción y su explotación. Esto ha llevado al desarrollo de sistemas de obtención de energía por medios no contaminantes y empleando fuentes de energía procedentes de recursos naturales, en principio, permanentemente ilimitados, como son las corrientes marinas y oceánicas.

Para el aprovechamiento de las corrientes marinas, se emplean diversos dispositivos de

álabes, hélices, palas o mecanismos, clasificados en dos grandes familias de sistemas de aprovechamiento: con turbina y sin turbina.

Dentro de la familia de los sistemas con turbina, se puede hacer una clasificación en función de la posición del eje de las hélices con respecto a la dirección de la corriente. Así, se pueden encontrar sistemas de cualquiera de los siguientes tipos:

1.- Axial: El eje principal rotor es paralelo a la corriente de entrada del agua, según se muestra, por ejemplo, en la solicitud de patente española ES2284310A1.

2.- Vertical: El eje principal es vertical, y por tanto, perpendicular a la corriente de entrada de agua.

3.- De flujo cruzado: El eje principal es paralelo a la superficie del agua, y al mismo tiempo perpendicular a la dirección de la corriente de entrada, según se describe, por ejemplo en la patente española ES2235929T3.

4.- Venturi: El agua de la corriente de entrada es acelerada, mediante un sistema que crea un gradiente de presión, antes de entrar en una turbina.

5.- Vórtice gravitacional: Se utiliza el efecto vórtice inducido artificialmente en la conducción a la turbina.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe un mecanismo rotatorio para aprovechar la energía cinética de una corriente, por ejemplo, marina, oceánica o fluvial, transformándola en un primer paso en energía de giro de un eje principal, que puede ser luego transformada en energía eléctrica. El mecanismo rotatorio de la invención se puede incluir en los sistemas anteriormente mencionados de de tipo cruzado.

El mecanismo rotatorio de flujo cruzado de la presente invención comprende un eje principal rotativo, que está soportado, por al menos una plataforma, a modo de base, por

encima de la corriente en dirección perpendicular a dicha corriente.

El mecanismo rotatorio comprende adicionalmente al menos un rotor acoplado al eje principal. A su vez, cada rotor comprende un par de bujes formados cada uno por al menos tres brazos solidariamente acoplados en el eje principal, en dirección perpendicular al eje principal, estando los brazos de uno de los bujes enfrentados a los brazos del otro buje, definiendo correspondientes pares de brazos.

Asimismo, cada rotor comprende adicionalmente al menos una turbina acoplada entre cada par de brazos, en los extremos libres, donde cada turbina está configurada a modo de noria que comprende: un soporte acoplado al par de brazos de manera giratoria según una dirección paralela a la del eje principal; y al menos tres álabes, acoplados al soporte.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de una realización del mecanismo rotatorio de acuerdo con la presente invención.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del rotor mostrado en la figura 1.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva de una de las turbinas mostradas en la figura 1

Figura 4.- Muestra una vista de los álabes de la turbina de la figura 3.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El mecanismo rotatorio de flujo cruzado de la invención, para aprovechar la energía cinética de corrientes de agua, mostrado en la figura 1, comprende un eje principal (4) destinado a estar dispuesto por encima de una corriente de agua, tal como una corriente marina, oceánica o fluvial. El eje principal comprende dos extremos que están apoyados, por ejemplo, sobre patines (5), con giro axial libre en una base (no representada), tal que una plataforma, y que está materializada, por ejemplo, en una embarcación de doble casco, tal que por ejemplo, un catamarán. La plataforma se situará en una zona de paso de alguna corriente conocida y que esté dotada de una energía cinética suficiente para los propósitos deseados.

De acuerdo con una realización preferente, la base puede comprender dos plataformas, por ejemplo, de tipo catamarán, en cada una de las cuales está soportado transversalmente uno de los extremos del eje principal (4). Sobre la plataforma se dispondrán elementos de conversión requeridos para convertir la energía mecánica asociada el giro del eje principal (4) en energía eléctrica, tal como un alternador (no mostrado), y en su caso, una caja de velocidades (no mostrada) para adecuar el régimen de giro del eje principal (4). La plataforma puede soportar asimismo otros elementos auxiliares que puedan ser necesarios en el proceso de conversión. De manera preferente, se dispone también de elementos de fondeo y estabilización para la plataforma, que no se han representado en las figuras.

La invención está concebida para que el eje principal (4) esté ubicado horizontalmente en una dirección perpendicular a la de la corriente de agua. Asimismo, el eje principal (4) se podrá instalar a una altura sobre dicha corriente que se determinará con vistas a obtener un aprovechamiento óptimo en función de las dimensiones del mecanismo rotatorio de la invención.

El mecanismo incorpora adicionalmente un rotor, acoplado en el eje principal (4). De acuerdo con la realización mostrada en las figuras, el rotor comprende dos bujes formados cada uno por tres brazos (3) solidariamente acoplados en el eje principal (4), en dirección perpendicular al eje principal (4), estando los brazos (3) de uno de los bujes enfrentados correspondientemente a los brazos (3) del otro buje, definiendo respectivos

pares de brazos (3). Los brazos (3) pueden estar preferentemente dispuestos de manera equiespaciada, espaciados a 120 Q entre sí. A modo de ejemplo, los brazos (3) pueden medir unos 5 m de longitud.

De manera preferente, se dispone de unos medios de regulación de altura (no mostrados) que permiten variar de manera controlada la altura del eje principal (4) sobre la corriente y la profundidad a la que se sumergen los brazos (3) del rotor.

Entre los brazos (3) de cada par de brazos (3), en los extremos libres, están montadas 10 respectivas turbinas, configuradas a modo de norias, cada una de las cuales comprende un soporte que permite montar cada turbina en los brazos (3) de manera giratoria respecto de un eje paralelo al eje principal (4). Cada turbina incorpora adicionalmente tres álabes (1) materializados preferentemente en forma de cilindros, según se muestra en las figuras, y giratoriamente acoplados al soporte, en dirección paralela al eje 15 principal. Los álabes (1) permiten, tal como se explicará más adelante, un efecto de arrastre hidrodinámico de la corriente, a la vez que generan, una vez sumergidos, empuje hidrostático. En la...

1Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, que comprende:

- un eje principal (4) rotativo;

- al menos una plataforma, a modo de base, para soportar el eje principal (4) por encima de la corriente y orientado en dirección perpendicular a dicha corriente; y

- al menos un rotor, acoplado al eje principal (4), y que comprende:

- un par de bujes formados cada uno por al menos tres brazos (3) solidariamente

acoplados en el eje principal (4), en dirección perpendicular al eje principal (4),

estando los brazos (3) de uno de los bujes enfrentados a los brazos (3) del otro buje, definiendo correspondientes pares de brazos (3); y

- al menos una turbina acoplada entre cada par de brazos (3), en los extremos libres de dichos brazos (3);

caracterizado por que cada turbina comprende:

- un soporte acoplado al par de brazos (3) de manera giratoria según una dirección paralela a la del eje principal (4); y

- al menos tres álabes (1), acoplados al soporte.

2.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una

corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los álabes (1) tienen forma cilindrica.

3.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una 25 corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que los álabes (1) están huecos.

4- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, 30 caracterizado por que un álabe (1) de cada turbina está lastrado.

5.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que el soporte comprende un par de placas (2) triangulares montadas giratoriamente en sus respectivos brazos (3) del buje.

6.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los brazos (3) son rectos.

7 - Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado por que los brazos (3) presentan forma triangular con el extremo libre redondeado.

8.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los brazos (3) están acodados.

9.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende una pluralidad de rotores consecutivamente dispuestos a lo largo del eje principal (4).

10.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende dos plataformas para soportar cada una un respectivo extremo del eje principal (4).

11.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 10, caracterizado por que la plataforma o las plataformas forman parte de una embarcación de doble casco.

12.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 10 y 11, caracterizado por que adicionalmente incorpora un alternador sobre la plataforma o las plataformas.

13.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1,10,11 y 12, caracterizado por que adicionalmente incorpora elementos de fondeo y estabilización

para la plataforma.

14.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende adicionalmente medios de regulación de altura para variar de manera controlada la

altura del eje principal (4) sobre la corriente y la profundidad a la que se sumergen los brazos (4).

15.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que

adicionalmente comprende una caja de velocidades para adecuar el régimen de giro del eje principal (4).

16.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende

adicionalmente:

- sistemas para detectar automáticamente condiciones óptimas de funcionamiento; y

- sistemas para adaptar las condiciones de funcionamiento a las condiciones óptimas.

17.- Mecanismo rotatorio de flujo cruzado para aprovechar la energía cinética de una 25 corriente de agua, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora

adicionalmente una carcasa para proteger el mecanismo rotatorio de la acción del viento.