ES2201888A1 - Mecanismo para generadores electricos. generacion "sin" consumo. - Google Patents

Abstract

Mecanismo para generadores eléctricos. Generación "sin" consumo. Se trata de dos engranes (2) colocados diametralmente sobre un trozo dentado de eje rotor (1). El engrane está unido a un collarín (3) por medio de una biela (4). La máquina motriz lleva al sistema (eje + mecanismo) hasta una velocidad w. Si paramos la máquina, el eje sigue girando indefinidamente en equilibrio de fuerzas, comportándose el sistema como un objeto en el espacio libre de gravedad. Se aplica a la generación de energía eléctrica, permitiendo una generación "sin" consumo.

Description

Mecanismo para generadores eléctricos. Generación "sin" consumo.

Antecedentes de la invención

Para generar electricidad se utilizan en último término los generadores eléctricos como los alternadores, que son movidos por máquinas térmicas en su mayor parte.

Existen centrales térmicas las cuales queman combustible de origen fósil, y las centrales nucleares que utilizan las enormes energías de las reacciones nucleares. Estas dos fuentes de energía alimentan las máquinas térmicas.

Nos enfrentamos a una crisis energética debida a la escasez de recursos fósiles, y la energía nuclear presenta serios inconvenientes. También hay un enorme vertido de gases a la atmósfera que está incrementando el efecto invernadero.

Estos problemas han hecho que los científicos busquen una solución más "limpia" basada en la energía nuclear. Hoy en día se está investigando mucho en la fusión. También desde hace tiempo se han creado diversos métodos de ahorro energético.

Descripción de la invención

Mecanismo para generadores eléctricos. Generación "sin" consumo.

Los problemas para la generación de energía eléctrica se solucionan con un simple mecanismo colocado en el eje del rotor. Lo básico de este mecanismo se muestra en la fig.1. El incremento de energía interna por ciclo del engrane es:

\Delta U = 2\pi rF - \frac{E}{2}

donde E es la energía de rotación del eje rotor. Para \DeltaU = 0,

F = \frac{E}{4\pi r}

Esta fuerza es dada al principio por la máquina motriz, pero si paramos esta, el eje del rotor sigue girando indefinidamente, y ya no será necesaria máquina.

* Análisis del mecanismo

El collarín (3) y la biela (4) están en movimiento oscilante. La biela tiene el mismo período de oscilación que el collarín. Por tanto, el punto P se moverá la misma distancia que c en dirección de la barra. Ver fig. 2 y 3.

Para comprender mejor las ecuaciones podemos usar el dibujo de la fig. 2, que representa el caso R=0; \theta=90º. Se ha representado la fuerza Rwr, aunque para el caso es nula.

La suma de las fuerzas sobre el cuerpo collarín-biela en dirección de la barra es: -m\omega^2 y+m\ddot{y}-R\dot{y}+mg \cos \alpha+F \sen \omega t=0.

\left|\begin{array}{l}y = r \cos (\omega t-\theta)\\\dot{y} = -r\omega\sen (\omega t-\theta)\\\ddot{y} = -r\omega^2 \cos (\omega t- \theta)\end{array}\right|

La suma de las fuerzas sobre el cuerpo collarín-biela perpendiculares a la barra es: m\omega^2 x-m\ddot{x}+R\dot{x}+mg \sen\alpha+F \cos \omega t = 0.

\left|\begin{array}{l}x = r \sen (\omega t-\theta)\\\dot{x} = r\omega \cos (\omega t- \theta)\\\ddot{x} = -r\omega^2 \sen (\omega t- \theta)\end{array}\right|

Las ecuaciones de fuerzas anteriores componen la ecuación de fuerzas tangentes al círculo de radio r.

Las fuerzas:

(m_b\omega^2B+m_c\omega^2D),

ma_{t}

y la componente perpendicular a la barra de la resultante en P del campo de fuerzas centrífugas no paralelas sobre la biela, se van con las del otro lado.

Como veremos, durante el movimiento el peso del cuerpo collarín-biela es nulo.

B: distancia desde 0 al centro de la oscilación de P.

D: distancia desde 0 al centro de la oscilación de c.

m = m_b+m_c

m_b: masa de la biela.

m_c: masa del collarín.

r: radio del engrane.

R: resistencia mecánica.

\omega: velocidad angular del eje rotor y de los engranes.

\theta = \mathrm{arc tg} \frac{m\omega}{R}

Por lo tanto, durante cada ciclo el sistema (eje + mecanismo) estará en equilibrio de fuerzas. Entonces tendremos las siguientes ecuaciones de trabajos:

- engrane inferior:

-2m\omega^2r\cdot r \omega\dot{t} +R\omega r \cdot r\omega t+mg\cdot r\omega t+F\cdot r\omega t = 0.

- engrane superior:

-2m\omega^2 r\cdot r\omega t+R\omega r\cdot r \omega t-mg\cdot r \omega t+F \cdot r\omega t = 0.

Restando las dos ecuaciones es:

2 mg\cdot r \omega t = 0 \Rightarrow mg = 0.

y será:

-2 m\omega^2r\cdot r\omega t+R \omega r\cdot r\omega t+F\cdot r \omega t = 0.

La naturaleza nos permite reducir la resistencia mecánica R, pero no anularla. La fuerza Rwr de la ecuación de trabajos depende de la resistencia mecánica del collarín con la barra, y las resistencias mecánicas de los puntos críticos PC1 y PC2. Ver fig. 4.

Las fuerzas 2m\omega^2r y F realizan trabajo al circular, independientemente del valor de R. Pero como esta no es nula, pero sí se puede reducir quizá sea:

2 m \omega^2 r \simeq F

y 2m\omega^2r será aproximadamente la amplitud máxima de la fuerza periódica.

Tenemos pues que:

2 m\omega^2r \simeq \frac{E}{4\pi r}

y la velocidad angular para una energía determinada es:

\omega \simeq \sqrt{\frac{E}{8\pi mr^2}}

Si el collarín fuese una pieza que actuara sobre un resorte o un gas tendríamos un modelo en el que habría que alcanzar una velocidad de escape \omega_e. Alcanzada \omega_e, la resultante de las fuerzas sobre el círculo de radio r tiene el mismo módulo y dirección que F, pero sentido contrario. El resorte o el gas serían un estorbo, como lo es la gravedad en la Tierra. Si no hay resorte o gas \omega_e=0.

El sistema (eje + mecanismo) se comporta como un objeto en el espacio libre de gravedad. Se le comunica una fuerza y cuando esta cesa, continua su movimiento libre de fuerzas con una determinada energía cinética. En el caso del sistema:

E \simeq 8\pi m\omega^2 r^2

Es verdad que se genera un calor durante el ciclo, pero si hubiese máquina también sería así. Esto se puede comprender mejor si a la energía interna por ciclo, que es constante, se le suma el calor generado durante el ciclo. Siempre tendríamos la misma cantidad, que es lo mismo que ocurre si el eje es impulsado por una máquina.

Estoy convencido que el sistema no tiene otro nombre que el de móvil perpetuo. Pero en la actualidad la perpetuidad tiene un límite condicionado por la calidad de la ingeniería, y aunque este límite aumente con el paso del tiempo, creo que nunca será infinito.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es la más representativa, siendo un corte transversal sal al eje rotor. La fig. 2 representa de una forma sencilla las fuerzas para la parte inferior del mecanismo, observándose con claridad que la resultante es nula. Existe una figura similar para la parte superior, cumpliéndose lo mismo. La fig. 3 nos sirve para visualizar el movimiento oscilante de los puntos de la biela. La fig. 4 muestra como se puede reducir la resistencia mecánica R. La fig. 5 es una representación de la forma del mecanismo y su montaje.

Un modo de realización

El mecanismo está constituido por dos partes iguales simétricas, formadas por las piezas (2),(3),(4),(5),(6),(7),(8). Este conjunto se monta en el eje rotor como si fuera una pieza única. Las tuercas de apriete (6) sirven para ajustar el apriete del engrane, presionando la tapa (5). Las barras (9) y (10) están unidas a unos rodamientos dobles (11) que dan vueltas alrededor del eje. Los rodamientos van dentro de una guía (12) la cual está unida al eje con tornillos. La pieza (4) tiene forma de asa, para mejorar la resistencia a la fatiga (ausencia de zonas abruptas), su sección transversal tiene forma circular y es mínima sólo en una zona reducida (disminuye la probabilidad de rotura).

El elemento (4) tiene dos puntos críticos, que debido a su movimiento producen calor. Existen dos puntos críticos más en los extremos del eje del engrane. Si el mecanismo se coloca en un lugar ventilado, puede que el calor producido se disipe al girar el eje rotor. El movimiento del collarín no produce calor. ¡Está en aire!.

El refuerzo (7) se coloca para evitar la destrucción periférica por reducción brusca de giro del eje rotor. Los engranes deben de tener el mismo radio y número de dientes que el eje del rotor, para que de esta forma la velocidad del mecanismo sea -w.

La tecnología empleada para los engranes puede ser la usual. Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación, la forma y dimensiones de las piezas, así como los nuevos elementos que puedan presentarse, siempre y cuando permanezca constante la base del funcionamiento del mecanismo.

-Conclusión:

El mecanismo y el eje rotor giran a la misma w. El mecanismo "sustituye" a la máquina motriz, permitiendo una generación "sin" consumo.

El mecanismo se monta y desmonta fácilmente en el eje rotor.

No descarto la posibilidad de aplicación a otros campos.

Claims (2)

1. Mecanismo para generadores eléctricos, constituido por dos engranes (2) colocados, diametralmente opuestos, sobre un trozo dentado de eje rotor (1). Cada engrane está conectado a un collarín (3) mediante una biela (4). El collarín oscila en una barra unida a una tapa (5). La tapa tiene dos orificios que se colocan en unas barras unidas al eje del rotor. Mediante unas tuercas de apriete (6) se logra ajustar la presión necesaria de los engranes sobre el eje dentado. Se coloca también un refuerzo (7) para evitar la destrucción periférica por reducción brusca de giro del eje rotor.

2. Mecanismo para generadores eléctricos, según la reivindicación 1, caracterizado por dos engranes que giran sobre sus ejes, sin velocidad relativa con respecto al eje del rotor, a la vez que este gira. Permite una generación "sin" consumo.