Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua.

Sistema y procedimiento de generación eléctrica en redes de distribución de agua.

Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua que comprende:

- Un generador hidroeléctrico (1) que tiene una entrada y una salida de agua en bypass respecto de cualquier elemento que cree un gradiente de presión en una red de distribución.

- Un limitador de caudal (6) para limitar el caudal a través de la entrada y de la salida del generador hidroeléctrico.

Opcionalmente el sistema comprende una electroválvula y/o una válvula reductora de presión en serie y/o una válvula de control (3) que cree un gradiente de presión en ese punto de la red. El generador hidroeléctrico (1) puede estar conectado en bypass respecto de la válvula de control (3) que puede contar con un controlador, además de un controlador para el generador hidroeléctrico (1). Gracias a la utilización de un limitador de caudal se consigue, además de una estabilidad en el aporte, simplificar constructivamente el montaje del conjunto y reducir costes.

Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua.

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5

Es objeto de la presente invención un sistema y procedimiento de generación eléctrica en redes de distribución de agua y particularmente de manera controlada, optimizada y estable.

Caracteriza a la presente invención el hecho de utilizar como medio de estabilidad en el aporte 10 del fluido un limitador de caudal, lo que redunda en un aporte en régimen constante, continuo, sin fluctuaciones, además de simplificar y abaratar la instalación.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los medios de generación de energía eléctrica en redes de distribución, preferiblemente de distribución de 15 agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las redes de distribución de fluidos (generalmente agua) para consumo humano, agrícola o 20 industrial consisten en un entramado de tuberías que permiten que el agua llegue a cada punto de consumo. El origen de esta agua distribuida está en un punto elevado como una balsa, depósito, tubo de alta presión o incluso estación de bombeo que "eleva" el agua de forma electromecánica y esto es necesario para que el agua pueda llegar a todos los puntos de consumo. Como consecuencia, existen a menudo zonas de la red donde la presión llega a ser 25 demasiado alta, y, frecuentemente se tiene que disipar la presión excedente para reducir costes de infraestructura demasiado robusta y para minimizar roturas y fugas.

En consecuencia, las redes de distribución incluyen típicamente válvulas reductoras de presión para reducir la presión del agua. 30

Este tipo de redes de distribución de agua puede tener sensores, componentes, iluminación, etc, que requieran energía eléctrica. Esta última puede obtenerse directamente desde la red eléctrica pública; sin embargo, no siempre la electricidad es tan fácilmente accesible.

En unos casos, para generar electricidad se puede utilizar paneles solares, pero éstos tienen inconvenientes, ya que están limitados en su capacidad para generar energía, como por ejemplo durante los días nublados o condiciones meteorológicas adversas prolongadas. Además, tales paneles solares necesitan ser colocados en el exterior y en una zona que pueda recoger fácilmente la luz solar. No solamente puede ser difícil la colocación, sino que el panel 40 solar también puede ser dañado, por vandalismo o por otros medios. Estos paneles solares además tienen que tener una batería suficientemente grande para poder trabajar a lo largo de toda la noche más el tiempo posterior incierto de lluvia y nubes.

En otros casos, se utilizan únicamente baterías para suministrar la energía necesaria para los 45 sensores, controladores electrónicos, etc. Sin embargo, las baterías tienen una cantidad limitada de energía que puede proporcionarse a estos componentes, y por lo tanto tienen una vida útil limitada. Para ello es necesario que estos sitios puedan visitarse de forma rutinaria y que las baterías puedan ser reemplazadas. Además, en algunos casos, la energía de la batería por sí sola es insuficiente para proporcionar la electricidad necesaria para todos los 50 componentes eléctricos.

Se ha observado que la reducción en la presión del fluido disipa energía que puede ser utilizada ventajosamente para generar energía eléctrica.

Por ejemplo, son conocidos los generadores hidroeléctricos que son accionados por el paso del agua a través de una tubería con una turbina montada en su interior, que al girar y hacer girar a su vez a un generador, crea electricidad.

Sin embargo, se ha observado que estos sistemas tienen varias desventajas. Una desventaja es que el sistema estará funcionando y produciendo electricidad constantemente siempre que exista un flujo de fluido a través de la tubería. Una vez que las baterías u otros tipos de almacenamiento de energía se hayan llenado completamente a su nivel máximo, el exceso de energía se deberá desviar a serpentines de calefacción o disipadores similares. En nuestro 10 caso no es tal el inconveniente pues es una picoturbina y el exceso de electricidad es disipado con un regulador pequeño.

Otra desventaja es que los propios generadores hidroeléctricos se desgastan prematuramente debido a su movimiento y a la acción constante. 15

Además estos sistemas requieren que el régimen sea constante para poder funcionar de manera óptima, lo cual no se puede conseguir con condiciones variables de presión y caudal dentro de la tubería. Estas variaciones en las condiciones de caudal y presión son típicas en las redes de abastecimiento y suponen el mayor reto e inconveniente para la mayoría de los 20 sistemas actuales.

También existe el sistema y procedimiento de generación eléctrica, relativa a un sistema de generación de energía eléctrica en redes de distribución que comprende: un generador hidroeléctrico con una entrada de agua y una salida en comunicación con una tubería o válvula 25 de una red distribución de agua; un piloto de control de presión diferencial para limitar la presión diferencial a través de la entrada y salida del generador hidroeléctrico y una válvula actuable eléctricamente para controlar el paso de agua a través de un generador hidroeléctrico. El dispositivo piloto de control diferencial utilizado incluye una entrada de fluido, una salida de fluido, así como conexiones para introducir fluido en las cámaras del dispositivo de presión 30 diferencial y la comunicación de fluido con otros componentes o tuberías del sistema.

Por lo tanto, estos sistemas de generación eléctrica en redes de distribución hidráulica presentan el inconveniente requerir conexiones adicionales para conocer la presión antes y después del generador, con objeto de lograr una estabilidad en el aporte. 35

En consecuencia, es objeto de la presente solicitud simplificar la instalación de los medios necesarios en un sistema de generación eléctrica en redes de distribución hidráulicas para conseguir un aporte de fluido en régimen constante, continuo y sin fluctuaciones.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema de generación de energía eléctrica en redes de distribución comprende:

- Un generador hidroeléctrico con una entrada y una salida de agua en comunicación con una válvula de una red de distribución o en paralelo a cualquier elemento que aporte un 45 gradiente de presión.

- Un limitador de caudal colocado en serie antes o después del generador hidroeléctrico para limitar el caudal de paso por este generador.

Opcionalmente, el sistema puede contar con una electroválvula para poder comandar el paso o 50 la interrupción del agua hacia el generador hidroeléctrico, pudiendo así arrancar o detener la generación eléctrica a voluntad.

Los limitadores de caudal son aparatos de gran sensibilidad que limitan el paso del flujo a un caudal determinado, independientemente de la presión de la red. Existen modelos basados en cartuchos diseñados para un caudal determinado que se montan en carcasas de diferentes diámetros y formas, para conexiones a tubería de 25 mm a 750 mm de diámetro. Ofrecen una gran precisión de ±5%. 5

Otros modelos de limitadores disponen de cartuchos que permiten la regulación de caudal variable con diferentes posiciones de ajuste de caudal. Estos cartuchos pueden ser ajustables tanto interiormente como externamente. A estos limitadores se puede incorporar un servomotor eléctrico tipo todo-nada, 3 puntos o modulante. 10

El uso de pilotos de control de presión diferencial en la generación hidroeléctrica en redes de distribución es algo conocido y que cae dentro del ámbito de los técnicos del sector de las redes de abastecimiento.

Sin embargo, los limitadores de caudal son utilizados en la industria, particularmente en los circuitos de refrigeración, siendo mundos prácticamente estancos ya que los técnicos y medios empleados en las redes de abastecimiento son diferentes de los empleados en los circuitos de refrigeración.

En una posible forma de realización, el generador hidroeléctrico está montado en un bypass respecto de la válvula de control actuable de la red de distribución, de manera que la entrada del generador está en comunicación con el fluido agua arriba de la válvula de control, y la salida del generador está en comunicación con el fluido agua abajo de la válvula de control.

El sistema además puede incluir un controlador electrónico conectado con la electroválvula de control para actuar sobre la misma.

El sistema puede comprender un tipo de almacenamiento de energía conectado con el generador hidráulico, que pudiera ser una batería o un condensador....

1. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua caracterizado porque comprende:

- Un generador hidroeléctrico (1) con una entrada y una salida de agua en bypass 5 respecto de cualquier elemento que cree un gradiente de presión en una red de distribución.

- Un limitador de caudal (6) en serie con el generador hidroeléctrico para limitar el caudal a través de este generador

2. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuenta con un tipo de almacenamiento de energía conectado con el generador hidráulico, que pudiera ser una batería o un condensador.

3. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 1, 15 caracterizado porque comprende un controlador electrónico conectado con el generador hidroeléctrico para optimización de la energía generada por el sistema.

4. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una electroválvula para abastecer de agua o cortar el agua al 20 generador hidroeléctrico, para encender y apagar éste a voluntad.

5. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una válvula reductora de presión antes o después del generador hidroeléctrico para evitar que la presión sea demasiado elevada agua abajo en caso 25 de consumo reducido o cercano a cero.

6. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento que crea un gradiente de presión en la red de distribución es una válvula de control (3) , pudiéndose ser: 30

- una válvula reductora de presión instalada aguas arriba de manera que la entrada del generador está en comunicación con el fluido agua arriba de la válvula, y la salida del generador está en comunicación con el fluido agua abajo de la válvula.

- una válvula mantenedora de presión instalada aguas abajo

- una válvula reguladora de caudal. , 35

7. Sistema de generación eléctrica en redes de distribución de agua, según la reivindicación 6, caracterizado porque además comprende un controlador electrónico conectado con la válvula de control para actuar sobre la misma mediante un actuador y/o una electroválvula.