ES2571704B1 - Hidrocentral accionada por una gran masa de agua que desciende lentamente, susceptible de aprovechar aguas continentales y marinas - Google Patents

Abstract

Hidrocentral accionada por una gran masa de agua que desciende lentamente, susceptible de aprovechar aguas continentales y marinas.#Constituida por varios módulos generadores interconectados hidráulica, eléctrica y electrónicamente, alternándose en su funcionamiento y solapándose por momentos para dar continuidad. Cada módulo está formado por un rodillo donde se enrolla una jarcia guiada por poleas. En un extremo de la jarcia cuelga un receptáculo de carga (21), que discurre dentro del tubo de blindaje, llenándose o vaciándose de agua según proceda. Cuando el módulo generador (Figura 1) lleno desciende, la jarcia tira de un rodillo y lo impele al giro, el que a la vez hace girar un alternador y una bomba hidráulica que se encarga de elevar otro módulo descargado. Se puede utilizar la energía undimotriz para elevar agua, mediante una combinación de cilindros que funcionan de forma similar a un corazón, para cargar los receptáculos de carga (21).

Description

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DESCRIPCION

HIDROCENTRAL ACCIONADA POR UNA GRAN MASA DE AGUA QUE DESCIENDE LENTAMENTE, SUSCEPTIBLE DE APROVECHAR AGUAS CONTINENTALES Y MARINAS.

Sectp_r_de la Tecn|ca

La presente invencion esta pensada para generacion de energla electrica, con el aprovechamiento de fuentes de energlas renovables, contribuyendo a atenuar la problematica del sector tecnico. Se centra en las fuentes renovables relacionadas con los recursos hldricos, y mas particularmente con el aprovechamiento controlado la energla potencial gravitatoria de una gran masa de agua (continental o marina), situada a una determinada altura y que desciende lentamente, aprovechando los desniveles del terreno, naturales o artificiales, los rlos, arroyos o cualquier otra corriente de agua natural o artificial como un canal o una acequia, e incluso aprovechando la energla cinetica de las olas de los mares y oceanos, pudiendo incluso ser idonea para la hibridacion con aerogeneradores verticales.

Estad_o_ de _la _t§criLc_a_

Todos conocemos los problemas energeticos de nuestra sociedad; por ello, muchas personas y colectivos (entre los que me incluyo), nos vemos avocados a una pretension incesante por desarrollar nuevas tecnologlas, que contribuyan a paliar los efectos negativos e incluso destructivos de la problematica energetica; entre estas, y por lo que respecta a los captadores de energla de las olas, relacionados en parte con la invencion que se pretende proteger, contamos con dispositivos como los descritos en los documentos ES2275678T3, ES2379520A1, ES2395525T3, ES2389301T3, ES2393207T3, ES1075510U, ES2320535T3, ES2297000T3, ES2340018A1,

ES2352706A1 ,ES2356504T3, ES2397815T3, ES2398121A1, ES2372292A1, US- 4453894, US6857266, W02004065785, US4232230, US4672222, US5411377, y los dispositivos Pelamis, AWS WEC y AquaBuOY. Por lo referente a los elementos encargados de la coproduccion por energla potencial y cinetica, tenemos, entre seguramente muchos otros dispositivos, las centrales hidroelectricas convencionales (con turbinas tipo Pelton o similar) que utilizan saltos de agua, las hidro-centrales de paso, as! como las descritas en documentos ES2393945T3, ES2391863T3 y ES2397742A1

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Explication _de ]a inventi on jdescribiendp_diyersos modos de_ realization

Hasta ahora, las tecnologlas existentes, en cuanto a fuentes de energla renovables se refiere, tienen problematicas considerables que se han de solucionar para que realmente podamos hablar de eficiencia energetica; por lo que respecta a las de Indole solar y eolicas, estas sufren grandes fluctuaciones y momentos de ausencia absoluta de generacion electrica, que, salvo en instalaciones aisladas, diflcilmente podemos paliar, no quedando otra alternativa que la inyeccion a red de la energla producida. Por otro lado, las centrales hidroelectricas convencionales hacen uso de ingentes cantidades de agua para la generacion electrica, por lo que dictan mucho de ser eficientes energeticamente hablando. En relation a la generacion de energla electrica a partir de la energla marina, las tecnologlas existentes tambien son poco eficientes, pues, por un lado, estan expuestas a grandes fluctuaciones consecuencia del caracter variable de los parametros de las olas, y, por otro, sufren prematuros deterioros por las condiciones tan adversas en las que han de trabajar.

La presente invention tiene por objeto contribuir a solucionar los graves problemas energeticos que se presentan en nuestra sociedad actual, contribuyendo a alcanzar una maxima potentiation de las energlas renovables y a alcanzar los maximos niveles posibles de eficiencia energetica; su maximo desarrollo supone la mas firme esperanza para el aumento de la calidad de vida en los palses subdesarrollados y para los medios rurales deprimidos de los palses desarrollados, y la alternativa para una drastica disminucion de la contamination. Las previsiones del futuro energetico mundial no son nada halaguenas. Si no tomamos "parte en el asunto " diflcilmente se podra alcanzar el objetivo de mantenimiento de un desarrollo sostenible; en ello, las energlas renovables juegan un gran papel, ya no solo por cuestiones ecologicas, sino, tambien por cuestiones economicas y de posibilidad y aplicabilidad practica.

El funcionamiento y el alto rendimiento de esta invention objeto de protection, en sus diversas variantes, quedan sobradamente demostrados por su pura logica y sencillez estructural.

Estas hidrocentrales estan constituidas por un mlnimo de dos Modulos generadores de los representados en la (Figura 1). Cada uno de estos referidos modulos generadores, que conforman cualquier modalidad de estas hidrocentrales, esta formado por un tubo de blindaje y sujecion (1), consistente en una estructura metalica que sirve de gula al receptaculo de carga (21) durante su movimiento vertical rectillneo alternativo, una tobera de carga (2), una tobera de descarga (3), varias poleas (22),

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una jarcia de arrastre (20), motor base (4), que arrastrara o sera arrastrado por el receptaculo de carga (21) (segun la fase del funcionamiento). Cada motor base (4), representado en la (Figura 2) estara formado por un generador electrico (5), un rodillo o tambor de enrollamiento de la jarcia (6), una caja de engranajes reductora (7), un motor hidraulico (7a), una bomba hidraulica (8), un deposito de fluido hidraulico (8a), un cilindro de doble efecto (10), varias electrovalvulas (10a) (las cuales aparecen representadas en la (Figura 4)), una caja de engranajes multiplicadora (11); por lo que respecta a la rueda hidraulica (9) representada tambien en la (Figura 2) conectada, como se puede apreciar, mediante su eje para accionar la bomba hidraulica (8), esta sera exclusiva de las hidrocentrales que, como mas adelante se referencia, aprovechan la energla cinetica de una corriente de agua que discurre por llanuras sin grandes desniveles. En el motor base (4), alojado interiormente en el rodillo o tambor de enrollamiento de jarcia (6), existe un sistema o mecanismo selector (Figura 3), de conexion y desconexion de la caja de engranajes reductora (7) y de la caja de engranajes multiplicadora (11), respectivamente, o viceversa (segun proceda), durante el ascenso o el descenso de su respectivo receptaculo de carga (21). El referido mecanismo consiste en un vastago cillndrico o arbol selector (12), con diferentes diametros unidos por planos inclinados, que al desplazarse lateralmente de izquierda a derecha, o viceversa, tras vencer una fuerza antagonica, empujan o liberan a unos cerrojos transversales (14), alojados radialmente en los semiejes principales (15) y (16), fijandolos estos, interna e indistintamente, al tubo del tambor (13) donde se enrolla una jarcia (20). Este movimiento de izquierda a derecha o viceversa, que se impele hidraulicamente, va gobernado por el automata (PLC) de control de la hidrocentral, que se encarga de coordinar las diferentes secuencias del funcionamiento de la misma al recibir entradas de los sensores inductivos (17') y (17") (Figuras 12 y 13), situados respectivamente en los extremos inferiores y superiores de los tubos de blindaje y sujecion (1). En la (Figura 3) aparece un esquema del referido sistema o mecanismo selector representando la fase de transito entre la conexion o desconexion de las cajas de engranajes multiplicadora (11) o reductora (7); si el arbol selector (12) se desplazase a la izquierda, los cerrojos transversales (14) del lado derecho se ocultarlan en el semieje principal (16), al ir equipados cada uno de ellos con unos pequenos muelles de compresion, liberandose este del tubo del tambor (13); si el desplazamiento del arbol selector (12) se produce a la derecha, los cerrojos transversales (14) del lado izquierdo se ocultarlan en el semieje principal (15), liberandose este ultimo del tubo del tambor (13). En la (Figura 4), se representa el esquema del sistema hidraulico que acciona al arbol selector (12) y al motor hidraulico (7a) durante la maniobra de ascenso y descenso del receptaculo de carga (21). Este

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sistema hidraulico esta constituido, ademas de los elementos referenciados anteriormente y tambien representados en la (figura 2), (consistentes estos en motor hidraulico (7a), bomba hidraulica (8), deposito de fluido hidraulico (8a)), por

manometro (8a'), tuberlas de presion (9a), tres electrovalvulas (10a) y una valvula de alivio (11a). En este esquema se observan dos recuadros con trazos discontinuos cuyo proposito es el de especificar que existe una interconexion hidraulica entre dos modulos generadores distintos, de los representados en la (Figura 1); es decir, por un lado tenemos el motor hidraulico (7a), el cilindro de doble efecto (10) y una electrovalvula (10a), accionados para el ascenso de un receptaculo de carga (21) cuya descarga de agua se acaba de realizar mecanicamente; por otro lado tenemos el resto de elementos que pertenecen a un modulo generador (Figura 1) cuyo receptaculo de carga (21) se encuentra lleno de agua y descendiendo. En las (figura 5) y (Figura 6) se representan dos graficos de dos posibles interconexiones hidraulicas para hidrocentrales constituidas, segun convenga, por un numero de modulos generadores impar o par, respectivamente. La interconexion hidraulica de los modulos generadores (Figura 1) en disposition escalonada aparece representada en la (Figura 5); en esta figura se aprecia como la bomba hidraulica (8) del MODULO GENERADOR 1 va conectada con el motor hidraulico (7 a) y el cilindro de doble efecto (10) del MODULO GENERADOR 2; por otro lado, la bomba hidraulica del MODULO GENERADOR 2 va conectada con el motor hidraulico (7a) y el cilindro de doble efecto (10) del MODULO GENERADOR 3. Y por ultimo, la bomba hidraulica (8) del MODULO GENERADOR 3 acciona al motor hidraulico (7a) y al cilindro de doble efecto 10 del MODULO GENERADOR 1. El esquema del bucle o secuencia de maniobras de los receptaculos de carga (21) de tres modulos generadores (Figura 1) en disposicion escalonada, aparece representado en la (Figura 18).

Por lo que se refiere a una instalacion con modulos generadores (Figura 1) en disposicion horizontal, se trata de una determination supeditada a la orografla del lugar de emplazamiento, con desniveles de mediana o pequena altura (menos de 30m), y cuya energla primaria este constituida por aguas fluyentes o embalsadas, con posibilidades de aprovechamiento para este fin, o energla undimotriz. El numero mlnimo de modulos generadores (Figura 1) necesarios para esta disposicion concreta, como ya hemos apuntado con anterioridad, es de dos.

En la Figura 6 aparece el esquema de interconexion del sistema hidraulico de dos modulos generadores (Figura 1) en disposicion horizontal. En este tipo de disposicion, el numero de modulos generadores (Figura 1) es conveniente que sea par, yendo

conectados hidraulicamente por parejas, aunque controlados todos ellos por un mismo automata programable; En la (Figura 19) se representa el bucle de movimiento o secuencia de maniobras de los receptaculos de carga (21) de dos modulos generadores (Figura 1) interconectados hidraulicamente. En el siguiente cuadro viene 5 expresado el orden de maniobras de los receptaculos de carga (21) de una hidrocentral compuesta de cinco modulos generadores (Figural).

ORDEN DE Ml

ODULOS EN DES CENSO

1

3 5 2 4

ORDEN DE

MODULOS EN SUBIDA

2

4 1 3 5

OR

!DEN DE MODULI 5S EN PROCESO DE LLENADO

5

2 4 1 3

ORDEN DE

MODULOS EN ES PERA

3

5 2 4 1

ORDEN DE MODULOS EN PROCESO DE DESCARGA

4

1 3 5 2

Criterios paralelos a los descritos en este cuadro esgrimen para su funcionamiento estas hidrocentrales con diferente numero de modulos generadores.

10 Ademas de la interconexion hidraulica entre los modulos generadores que componen cualquier hidrocentral, tambien estos van interconectados electronicamente mediante un PLC (automata programable), con sensores inductivos (17') y (17") conectados en sus entradas y electrovalvulas (10a) conectadas en sus salidas; tambien van conectados electricamente, en paralelo, alternandose en la produccion de electricidad,

15 solapandose por momentos al objeto de proporcionar continuidad. Se conectara, para el conjunto de modulos generadores (Figura 1) que componen la hidrocentral, una baterla de condensadores estaticos (controlados de forma continua por medio de tiristores), para compensar la energla reactiva y mejorar el factor de potencia. Al ser varios grupos aslncronos conectados, se precisa de un rele taquimetrico.

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Grandes masas de agua en descenso, vertidas previamente en los receptaculos de carga (21), son las que, con aprovechamiento de su energla potencial gravitatoria, transforman la energla cinetica en mecanica, convirtiendo, mediante unas jarcias (20), que discurren por unas poleas (22), el movimiento rectillneo en movimiento circular, accionando los motores base (4), haciendo girar las cajas de engranajes multiplicadoras (11), las que a su vez arrastran a unos generadores electricos (5) que producen energla electrica de un modo eficiente y limpio.

Si la instalacion se lleva a cabo para el uso de aguas continentales, aprovecharemos saltos y desniveles del terreno para llenar un deposito de carga (19) que vierta sobre un receptaculo de carga (21), con identica capacidad ambos, con un mecanismo de descarga para poder variar la masa que se encargara de arrastrar a los generadores electricos (5); si la instalacion se lleva a cabo para el uso de aguas marinas (Figura 7), los receptaculos de carga (21) se llenaran de agua, tras ser elevada la misma, por unos mecanismos como los representados en la (Figura 9) y (Figura 10) accionados por las olas y conducidos hasta un deposito de carga (19) tubular, con funcion de colector de reparto, donde se almacena para su posterior vertido en los receptaculos de carga (21) al alcanzar estos su posicion mas elevada (Figura 12) y (Figura 13). Tanto para el aprovechamiento de aguas continentales como el de aguas marinas, para alcanzar una mayor eficiencia energetica, aprovechando la propia infraestructura de la hidrocentral, se pueden hibridar con unos aerogeneradores verticales (26) otorgando una mayor potencia de planta instalada.

A continuation, para una mejor comprension de su funcionamiento, se enumeran algunas consideraciones iniciales de la invencion, tanto para disposicion escalonada como horizontal de asociacion de modulos generadores:

-Las bombas hidraulicas (8) solo permanecen activas durante el descenso de sus respectivos receptaculos de carga (21) cargados de agua, deteniendose cuando estos alcanzan su Punto Muerto Inferior. Estas bombas hidraulicas (8) impelen al giro a los motores hidraulicos (7a) de modulos generadores (Figura 1) distintos a los que las arrastran, y entre ellos hidraulicamente conectados, es decir, si una central esta constituida por dos modulos generadores (Figura 1), los cuales eventualmente para esta explication los nombramos como "A” y “B”, la bomba hidraulica (8) del modulo "A” accionara al motor hidraulico (7 a) del modulo “B” y al cilindro de doble efecto (10) tambien del modulo “B”, y la bomba hidraulica (8) del “B” accionara al motor hidraulico (7a) y al cilindro de doble action (10) del modulo “A”.

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-Durante el proceso del acoplamiento de los multiplicadores y desacoplamiento de los reductores, y viceversa, la presion hidraulica para el accionamiento del arbol selector (12) es ejercida por el cilindro de doble efecto (10).

-El llenado y vaciado de los receptaculos de carga (21) se efectua mecanicamente.

-Siempre, la energla potencial del receptaculo de carga (21) en descenso (con un diferencial de masa sustancialmente mayor, por encontrarse cargado de agua) es utilizada para accionar su generador electrico (5) y elevar a otro receptaculo de carga (21) descargado.

-Siempre, el modulo generador (Figura 1) cuyo receptaculo de carga (21) este en descenso, al llegar a la altura del sensor inductivo (17') fijado a la parte inferior de su tubo de blindaje y sujecion (1), proximo a alcanzar su Punto Muerto Inferior, acciona la electrovalvula (10a) que controla el cilindro de doble efecto (10) del modulo generador que se encuentra en espera y ya cargado de agua, liberando su receptaculo de carga (21).

-La velocidad de ascenso de los receptaculos de carga (21) es considerablemente superior a la de descenso.

-Siempre que el receptaculo de carga (21), del modulo generador en ascenso, alcanza su Punto Muerto Superior, el sensor inductivo (17''), fijado en la parte superior del tubo de blindaje y sujecion (1) detecta la maniobra y acciona la electrovalvula (10a) estrangulando el flujo del fluido que alimenta al motor hidraulico (7a).

La naturaleza del lugar donde ubiquemos la central (aprovechamiento de energla primaria) determinara variaciones sustanciales constructivas, que afectaran a las fases de funcionamiento, a la naturaleza de la masa utilizada (fija o variable) y al numero necesario de modulos generadores (Figura 1). A continuation se describen brevemente algunos ejemplos de las disposiciones mas adecuadas segun el caso:

A) Si la energla primaria que utilizamos se trata de una corriente que discurre por grandes llanuras sin posibilidades de aprovechar desniveles del terreno, usaremos varios modulos generadores (Figura 1) de masa fija o constante, dispuestos a lo largo de la cuenca, con adaptation de una rueda hidraulica de palas (9) a cada uno de los conjuntos de motores base (4) como se representa en la Figura 2. La recuperation de las masas fijas a su Punto Muerto Superior se efectuara gracias al aprovechamiento de la energla cinetica del agua que, por action del discurrir por su

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cauce, impelera al giro sobre su propio eje a la rueda hidraulica de palas (9), que a la vez arrastrara (conectada mediante engranajes) a una bomba hidraulica (8) que accionara a un motor hidraulico (7 a) que se encarga del ascenso de la masa fija, para que, una vez que el automata de la orden para su descenso, este se lleve a cabo de modo coordinado con el resto de los modulos generadores que componen el sistema. El numero de modulos generadores (Figura 1) a instalar dependera de muchos factores, aunque la potencia de planta y la velocidad de recuperacion de las masas a su Punto Muerto Superior seran dos factores concluyentes. Uno de los lugares mas aptos para la instalacion de esta modalidad serla la escorrentla mas inmediata a las centrales hidroelectricas de salto, donde la energla cinetica del agua, tras abandonar las turbinas, es muy significativa, aunque serla factible utilizar pequenos arroyos o canales de escaso caudal, con la particularidad de tener que instalar un numero mayor de modulos generadores para obtener la misma potencia electrica.

B) Si la corriente discurre por terrenos cuya orografla presentan barrancos y desniveles aprovechables, instalaremos modulos generadores (Figural), dispuestos horizontal o escalonadamente, segun convenga por la altura de los desniveles y por la cantidad y regularidad de los recursos hldricos. Aunque el numero de modulos generadores (Figural) a instalar en estos casos tambien depende de la potencia de planta deseada o posible, y de los recursos hldricos disponibles, si la instalacion elegida es la escalonada, el numero mlnimo de modulos generadores (Figura 1) a instalar sera de tres; si por el contrario, si es la horizontal, el mlnimo de modulos generadores modulos generadores (Figura 1) sera dos. Aqul, en estas dos versiones posibles, la recuperacion a su Punto Muerto Superior de los receptaculos de carga (21) que han descendido hasta su Punto Muerto Inferior y, tras haber producido la descarga de su masa hldrica, se efectua hidraulicamente por accion de una bomba hidraulica (8), arrastrada mecanicamente por el motor base (4) del modulo generador cargado de agua y en proceso de descenso. El ascenso y descenso coordinado de los receptaculos de carga (21) del conjunto de los modulos generadores (Figura 1) que constituyen el sistema se lleva a cabo por medio del referido automata.

C) Si la instalacion se lleva a cabo aprovechando una central hidroelectrica convencional (de las de salto de agua), a pie de presa, la funcion sera complementaria, permitiendo aumentar el potencial hidroelectrico de planta instalado sin necesidad de grandes obras hidraulicas (mediante canales o tuberlas de derivation), que no afecte ni al caudal de diseno existente ni al caudal de servidumbre, pudiendo aprovechar el agua que vierte por el aliviadero. Por otro lado, en epocas de

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sequla, se podrla reducir el regimen de trabajo de las turbinas hidraulicas de la central hidroelectrica convencional y complementar las perdidas con el uso de esta invention, reduciendo con ello el uso de agua almacenada y evitando o retrasando el estiaje de los rlos. La election de disposition de modulos generadores (Figura 1) puede ser lineal-horizontal o escalonada, segun el agua remanente disponible, segun el salto neto de la presa, segun la potencia que deseemos aumentar, etc. El numero mlnimo de modulos generadores (Figura 1), en la disposicion escalonada sera de tres, y en la lineal-horizontal sera de dos. En estos casos tambien, y en lo sucesivo en todas las instalaciones de masa variable, la recuperation del receptaculo de carga (21) (una vez que la masa ha alcanzado su Punto Muerto Inferior y se ha producido la descarga hldrica de este) se efectua por action de la energla mecanica que genera otro modulo generador (Figura 1) cuyo receptaculo de carga (21) se encuentra lleno de agua y en proceso de descenso, a el conectado hidraulicamente. El ascenso y descenso coordinado de los receptaculos de carga (21) de los distintos modulos generadores (Figura 1), que constituyen la invencion, se lleva a cabo, como en los anteriores casos, por medio de un automata programable.

D) La instalacion de este tipo de hidrocentral en aguas marinas, dispuesta horizontalmente sobre una plataforma (23), fija o flotante, o sobre un pantalan, o sobre un muelle, o sobre un espigon, e incluso sobre un buque, etc., (Figura 7), (Figura 8) y (Figura 15), nos permitira el aprovechamiento del gran potencial de energla cinetica de las olas para elevar grandes masas de agua a un deposito de carga (19) (con el mismo volumen que el de un receptaculo de carga (21)) y aprovechar la energla potencial gravitatoria de estas, que durante su descenso, vertidas en receptaculos de carga (21) arrastraran generadores electricos (5) interconectados, paralelamente, que permitan continuidad generadora de energla electrica. Los modulos generadores (Figura 1) instalados para el aprovechamiento undimotriz sobre pantalanes o plataformas fijas (23) cerca de la costa presentan grandes ventajas, entre las que aparece un ahorro economico considerable a la hora de acceder a la infraestructura de la instalacion, para trabajos de mantenimiento u otros, que se facilita notoriamente al poder hacerlo andando, sin requerir medios nauticos o aereos. Por otro lado, se reducen formidablemente los problemas generados por tramites burocraticos, estudios de impacto medioambiental, posibles objeciones de grupos ecologistas, evitando nuevas ocupaciones flsicas de superficies marinas con el riesgo que ello conlleva para la navegacion etc. Para este aprovechamiento de aguas marinas, estas hidrocentrales deben ser objeto de la adaptation de varios dispositivos que nos permiten aprovechar la energla cinetica de las olas, como colectores (Figura 12) y

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(Figura 13), boyas (3), mecanismos de elevacion de carga (Figura 9) y (Figura 10), grupo multiplicador con variador de par y mini generador (Figura 11). Aprovechando la infraestructura existente, coronando cada uno de los modulos generadores (Figura 1), se emplazan sendos aerogeneradores verticales (26), as! como un deposito secundario (24), de estructura tubular dispuesto verticalmente, abierto por su extremo superior y conectado por su base inferior a una turbina generadora (25); este deposito secundario (24) recoge el exceso de agua marina elevada que vierte por el rebosadero en forma de ese (20'), una vez lleno el deposito de carga (19). Unos electrodos de nivel maximo (29) son los encargados de, una vez lleno el deposito, abrir la electrovalvula (27), que permanecera abierta hasta que el nivel de agua alcance los electrodos de nivel mlnimo (28); la evacuacion al mar del agua del deposito acciona la turbina generadora (25).

E) Por lo que respecta al uso suplementario de estas hidrocentrales con las centrales termicas y nucleares, para aquellas que cuenten con centrales hidroelectricas de elevacion para el aprovechamiento la energla remanente en momentos de baja demanda (horas valle), el uso alternativo y combinado de generadores arrastrados por turbinas hidraulicas y por la invention objeto de la solicitud patente, permitiran una mayor eficiencia energetica al poder regular mas minuciosamente la generation electrica en momentos de alta demanda (horas pico). Si la demanda es superior a la potencia generada por la central termica o nuclear, se puede hacer uso de la central de elevacion, bien utilizado los generadores convencionales, bien por las hidrocentrales objeto de la solicitud, o ambos sistemas si se requieren.

F) Por lo que respecta a la instalacion complementaria en las centrales de variabilidad aleatoria, cuyos principales inconvenientes son las grandes fluctuaciones en la production de energla electrica, y los paros absolutos en la generacion, el uso combinado de estas instalaciones con esta nueva tecnologla eliminarlan en gran parte estos dos regios inconvenientes, pudiendo abastecerse de energla electrica, de modo continuado y totalmente autonomo, a pequenos grupos poblacionales y zonas industriales y permitiendo poder verter el remanente de energla a la red de suministro. Se esta hablando, por surrealista que parezca, de almacenar toda la energla producida por las centrales de variabilidad aleatoria para su posterior uso controlado y eficiente. No se esta hablando de nada nuevo, sino de algo inviable o poco eficiente hasta hoy por la tecnologla con la que se cuenta, que hace que el proceso resulte, por su insuficiente rendimiento, negativo y pernicioso a la eficiencia energetica. Se esta hablando de la construction de una central de elevacion que se utilice como sistema

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de almacenamiento de toda la energla electrica que se produzca eolica o solarmente, en forma de energla potencial gravitatoria. Indudablemente hay perdidas en la elevacion del agua y en la reconversion de energla potencial en electrica, pero estas perdidas son infinitamente menores que con los sistemas utilizados tradicionalmente. El uso combinado de esta nueva tecnologla con estas plantas de production, abaratarla sustancialmente las obras civiles necesarias para la construction de una central de elevacion, dado que el volumen de agua a almacenar serla por el orden de cinco veces menor para una misma produccion de energla electrica, habiendose estimado que, para generar 1MW con este tipo de instalacion, con un diferencial de altura de 30m, se requerirla el uso aproximadamente de 1025m3, frente a los 5400 m3 que se vienen usando con una hidrocentral de las convencionales y un salto de la misma altura.

Breve descdpcion. del contenido_de los dibujos

Figura 1. Se trata de una vista general de uno de los modulos de generation que en combination de otro u otros constituyen una hidrocentral de este tipo. Es utilizado para cualquiera de las variantes posibles de aprovechamiento de aguas continentales o marinas, tras pequenas adaptaciones y acoples de otros dispositivos. En ella se representa el tubo de blindaje y sujecion (1) por el que interiormente discurre el receptaculo de carga (21), tambien se representa una vista general del conjunto motor base (4).

Figura 2. Vista general del conjunto motor base (4) con adaptation de rueda hidraulica (9) con la que accionar la bomba hidraulica (8) para la recuperation de los receptaculos de carga a su punto muerto superior, para aprovechamiento de aguas fluyentes por canales o cauces en los que la orografla del terreno no presenta grandes desniveles.

Figura 3. Esquema del sistema selector, de conexion de caja multiplicadora o reductora encargado de conectar uno u otro, segun proceda, para el descenso o el ascenso del receptaculo de carga (21) de carga. Este sistema selector se encuentra ubicado en el interior del rodillo donde se enrolla la jarcia que arrastra al receptaculo de carga (21) vaclo durante su ascenso, o, durante su descenso, hace girar al correspondiente generador y la bomba hidraulica de engranajes que acciona los actuadores hidraulicos del otro modulo con el que se encuentra conectado hidraulicamente.

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Figura 4. Esquema hidraulico de dos modulos interconectados, en el que parte de este, el correspondiente al modulo en descenso, se encarga de mover el cilindro que acciona el sistema selector y el motor hidraulico (7 a) del modulo en ascenso.

Figura 5. Grafico de interconexion del sistema hidraulico, de una hidrocentral constituida por tres modulos dispuestos escalonadamente para el aprovechamiento de grandes desniveles. En este esquema se representa el modo de interconectar hidraulicamente los modulos de tal modo que el superior recupera al central, el central al inferior, y el inferior al superior.

Figura 6.Grafico de representation de interconexion hidraulica entre dos modulos de una central formadas por un numero de modulos par. Esquema de interconexion hidraulica de una hidrocentral de cuatro modulos dispuestos de modo horizontal. Aqul se conectan hidraulicamente de dos en dos, recuperandose mutuamente entre ellos.

Figura 7. Vista general de cara anterior de una hidrocentral montada sobre plataforma fija para uso undimotriz, que aprovechando el movimiento de las olas acciona mediante unas boyas (3') a los cilindros de carga que elevan el agua hasta el deposito de carga (19) siendo este de geometrla tubular, con identica capacidad que los receptaculos de carga (21) horizontalmente dispuesto, con un rebosadero en forma de ese (20') en un extremo que permite su derrame, una vez lleno el primero, hasta otro deposito secundario (24); en su ascenso, el agua, acciona las turbinas (2'). Concretamente esta hidrocentral que representamos esta compuesta de cinco modulos generadores, por lo que en el dibujo aparecen cinco tubos de blindaje y sujecion (1). Tambien se aprecia la disposition, en cara posterior, de los motores base (4), y coronando los modulos generadores tenemos instalados cinco aerogeneradores verticales (26), hibridando la hidrocentral de uso undimotriz.

Figura 8. Vista general, desde otra perspectiva, de la misma hidrocentral de la figura anterior montada sobre plataforma fija para uso undimotriz; se aprecian claramente sus cinco boyas (3'), sus cinco motores base (4), sus cinco tubos de blindaje y sujecion (1), su deposito de carga (19) y una de sus cinco turbinas (2'), cinco aerogeneradores verticales (26), el deposito secundario (24) y por ultimo la turbina generadora (25) accionada con el agua vertida al mar durante el vaciado del anterior deposito.

Figura 9. Esquema del sistema utilizado para elevation de agua con una turbina acoplada por cada cilindro de carga (multi-turbina) con intercambiador de calor (11') para el enfriamiento del llquido del sistema hidraulico, conectado al tubo de elevacion

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(10') y a la turbina (2'), la que a la vez esta conectada a las valvulas de vaciado (7') del cilindro de carga (1'); a este mismo cilindro tambien se conectan dos valvulas de alivio o sobre presion o sobrepresion (8') y (9') y otras dos valvulas de llenado (6'), que a su vez conectan con el tubo de succion (4'), llevando acoplado en su extremo superior un filtro (5'). Por ultimo, tambien viene representada una boya (3').

Figura 10. Esquema del sistema utilizado para elevacion de agua con una turbina comun a todos los cilindros de carga (mono-turbina) otra opcion de instalacion con el acoplamiento de una sola turbina (2') que va conectada a los cinco cilindros de carga (1') por un colector.

Figura 11. Mecanismo de engranajes para arrastre de pequeno generador. Su funcion es la estabilizar el giro del generador electrico (13'). En el dibujo se representa un volante de inercia (12'), un par de engranajes dobles (15') y un convertidor hidraulico de par (14') que conectarla con la turbina (2') del esquema anterior.

Figura 12. Colector para conduction de agua hasta deposito de carga (19), con cinco tubos de elevacion (10') para sistema multi-turbina. Se representan los tubos de blindaje sujecion (1), las jarcias (20), poleas (22), receptaculo de carga (21), deposito de carga (19) consistente en un tubo horizontal, presentando en uno de sus extremos un rebosadero en forma de ese (20'). Por otro lado se representa la disposition de los sensores inductivos (17') y (17'').

Figura 13. Colector para conduccion de agua hasta deposito de carga con un tubo de elevacion (sistema mono-turbina). Se diferencia de la anterior figura en que aqul solo tenemos un tubo de elevacion (10').

Figura 14. Representation de tobera de carga en proceso de descarga y de carga. En la figura aparecen dos toberas (2) y dos electrovalvulas (2a'), una abierta y otra cerrada. Estas electrovalvulas podrlan ser sustituidas por valvulas mecanicas.

Figura 15. Representacion de instalacion de hidrocentral undimotriz sobre pantalan fijo. Plataforma fija (23), boyas (3'), cilindros de carga (1'), tubos de blindaje y sujecion (1) y deposito de carga (19) apareciendo tambien representada una estacion elevadora con su llnea de evacuation aerea apoyada sobre lo que podrla ser un espigon o rompeolas.

Figura 16. Representacion del interior del brazo semi rlgido telescopico, apareciendo representado un tubo o cilindro (22'), un resorte de compresion (23') y un embolo (24').

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Figura 17. Representation del mecanismo de absorcion dispuesto en el interior de las boyas. En este, el embolo (24') de la figura anterior discurre por el interior de la boya, siendo cubierto por un fuelle de goma o guardapolvos (25') que evita la entrada de agua y salpicaduras que puedan danar el mecanismo. Aparecen dos pequenas esferas (26') alojadas en un vaciado del referido embolo y un gran resorte (28').

Figura 18. Representation de bucle de los movimientos de los receptaculos de carga de tres modulos generadores dispuestos escalonadamente. En cada fase, el receptaculo en descenso estarla cargado de agua; aprovechando su energla potencial gravitatoria para, ademas de accionar un generador, elevar al receptaculo que previamente ha descargado el agua que contenla. El receptaculo del modulo "A” recibirla la carga de un deposito, el del “B” del "A”, y el del “C” del “B”. Las fases nos indican la maniobra de cada receptaculo en cada momento.

Figura 19. Representation de bucle de movimientos de los receptaculos de carga de dos modulos generadores dispuestos horizontalmente. Aqul los principios de funcionamiento son similares a los de la anterior figura; la diferencia radica en la velocidad de elevation de los receptaculos, que en esta option es superior, ya que en el tiempo de descenso de un receptaculo, el otro ha de descargar, ascender, recibir la carga de un deposito y esperar a ser liberado.

Figura 20. Representation de bucle de movimientos de los receptaculos de carga de cinco modulos generadores dispuestos horizontalmente. En cada fase existe un receptaculo lleno descendiendo, otro vaclo ascendiendo, otro lleno a la espera de ser liberado y comenzar a descender, otro en su punto mas bajo en proceso de descarga y otro arriba en proceso de carga. Esta option es la mas adecuada para uso undimotriz, ya que permite una continuidad en la generation de energla electrica aun en condiciones de practicamente mar en calma.

Figura 21. Representation del mecanismo de recogida de agua excedente del deposito de carga para su aprovechamiento mediante accionando una turbina antes de retornar al mar. En ella aparece representado el deposito secundario (24), de forma tubular y dispuesto verticalmente, abierto por su parte superior y presentando una reduction conica en su extremo inferior que conecta con la electrovalvula (27) la que abre o cierra el paso del agua hacia la turbina generadora (25). En la parte superior del deposito hay instalados unos electrodos de nivel maximo (29) y, en su parte inferior, unos electrodos de nivel mlnimo (28).

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Por lo que respecta a las hidrocentrales adaptadas para el aprovechamiento de la energla cinetica de las olas (aprovechamiento undimotriz) tienen una serie de particularidades que se concretan en los siguientes parrafos, dandose una explication detallada de esta realization preferida:

. Expos|ci6n_detallada_de _u_n_ modo preferente de_ realizacion

Vistas generales representadas en las (Figura 7 y Figura 8), adecuadas para la captacion de la energla cinetica de las olas, tienen por principio basico de funcionamiento, al igual que las anteriores versiones, el aprovechamiento de la energla potencial gravitatoria de unas grandes masas de agua que descienden lentamente, contenidas en unos receptaculos de carga (21), colgados de unas jarcias (20), convirtiendo el movimiento rectillneo alternativo en circular y viceversa, al arrastrar un rodillo o tambor de enrollamiento de la jarcia (6), transfiriendolo a unas cajas de engranajes multiplicadoras (11) que hacen girar a velocidad suficiente a unos generadores electricos (5). Se disponen fuera del agua, sobre una base o plataforma (23), flotante o fija, "nearshore” (cerca de la costa) y "offshore” (mar adentro), evitando su instalacion "onshore” por los efectos destructivos de las olas de traslacion y de las rompientes. En este modo de realizacion preferida, estas hidrocentrales, deben de estar constituidas por un numero mayor de modulos generadores (Figural) para garantizar la generation continua de energla electrica; estos modulos que las constituyen tambien van interconectados electrica, electronicamente e hidraulicamente entre si.

A estas agrupaciones de modulos generadores (Figura 1), instalados sobre base o plataforma (23) para aprovechamiento undimotriz, se acoplan unas boyas o flotadores (3') como mecanismos captadores de la energla cinetica de las olas, cuya funcion es la de, conectadas por medio de unos brazos semirrlgidos telescopicos (Figura 16), transmitir el movimiento sinuoso de las olas, de modo rectillneo-alternativo, a unos cilindros de carga (1'), que succionan agua del mar y la elevan a un deposito de carga (19), impeliendo a un giro en su ascenso a una turbina (2') interconectada a un tubo de elevation (10'), accionando a pequenos generadores electricos (13') que producen energla electrica suficiente para el autoabastecimiento de la central e incluso para su evacuation, inyectandola a red.

El deposito de carga (19), dotado de unas electrovalvulas (2a') controladas por el automata programable, se encarga de distribuir la carga de agua a los receptaculos de carga (21) de los distintos modulos generadores (Figural) que constituyen la

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central; En cuanto a la recuperacion hasta su Punto Muerto Superior de los receptaculos (21) descargados, se efectua, al igual que en la version anterior, por medio de su motor hidraulico (7a) conectado a la corona dentada (18) de ese mismo modulo, accionado por la bomba hidraulica (8) del modulo generador cuyo receptaculo de carga (21) desciende lleno de agua; esta bomba esta conectada a la corona dentada (17) de este ultimo modulo, por mediation de su caja de engranajes multiplicadora (11).

El desarrollo del sistema de elevation de agua marina utilizada para cargar los receptaculos de carga (21), representado en la (Figura 9) y en la (Figura 10), ha madurado esencialmente con la idea de combinar el principio de Arqulmes con el de Pascal y con la hidrodinamica de la superficie marina. El empuje hidrostatico, resultante de las presiones que experimenta la superficie sumergida de las boyas (3'), se transmite verticalmente hacia arriba a traves del centro de gravedad de la mismas; este empuje, de caracter elastico, en combination con el parametro de la altura de las olas, es utilizado para, mediante unos brazos semi rlgidos telescopicos Figura 16, accionar los embolos de los cilindros de carga (1'), impeliendolos a realizar un movimiento rectillneo-alternativo que, en aplicacion del principio de Pascal, incrementa la presion en la camara activa y empuja a la evacuation forzada del agua contenida en su interior, obteniendose un empuje sobrado para la elevacion de la misma hasta el deposito de carga (19) de forma tubular con funcion de colector de reparto. Los cilindros de carga (1'), de doble efecto, van provistos de tres valvulas en su camara inferior y tres mas en la superior; dos de estas seis valvulas, las de llenado (6'), van conectadas a un mismo tubo de suction (4'), en cuyo extremo sumergido presenta un filtro (5'); otras dos, las de vaciado (7'), tambien se comunican con un mismo tubo de elevacion (10'), y las otras dos, las de alivio o sobrepresion, (8') y (9') son independientes y cumplen una funcion presostatica. Cuando la boya o flotador (3') empuja hacia arriba al brazo semirrlgido telescopico (Figura 16), la camara superior de cada cilindro de carga (1') se convierte en activa al cerrarse la valvula superior de llenado (6') y abrirse la superior de vaciado (7') por action de la presion de empuje; al unlsono acontece lo contrario en la camara inferior, que se convierte en pasiva al cerrarse y abrirse respectivamente las valvulas inferiores de llenado y de vaciado (6') y (7'), como consecuencia de la depresion interna que produce el embolo del cilindro de carga (1') en su avance; esta depresion genera una succion del agua del mar hacia el interior del cilindro. La presion en cada momento, de la que constituya la camara activa del cilindro de carga (1'), mantiene ciertos niveles de estabilidad gracias a las valvulas de alivio o sobrepresion (8') y (9'), que se abre al ser sometidas

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a sobrepresion. Aprovechando la circulation del agua por el tubo o tubos de elevation (10') (Figura 9) y (Figura 10), conectamos en llnea una turbina o varias turbinas (2') (segun la option instalada), con sus respectivos generadores electricos (13'); estos acoplamientos confieren al conjunto una mas alta eficiencia energetica, pudiendo cubrir las necesidades de autoabastecimiento de las instalaciones, e inyectando el remanente electrico a la llnea de evacuation de la central. Posteriormente, tambien en llnea con el tubo o tubos de elevation (10') conectamos un intercambiador de calor (11') (Figura 9) que utilizamos para refrigerar el fluido de los circuitos hidraulicos. Continuando con el desarrollo de lo contenido en el anterior parrafo (que puede considerarse por si solo como un sistema de generation absolutamente independiente), segun convenga, podemos decantarnos por la option multi-turbinas (Figura 9), es decir, cada cilindro de carga (1') cuenta con su propia turbina (2') y su respectivo generador electrico (13'), o mono-turbina (Figura 10), en la que el agua que se evacua de todos los cilindros de carga (1') desemboca a un mismo tubo de elevation (10') al que va conexo una sola turbina (2'), que arrastra a un generador electrico (13') de mayor potencia. La option mono- turbina presenta la ventaja de que el flujo de agua que discurre por la salida del colector resulta mas estable, pues las fluctuaciones de agua debidas a los puntos muertos de los cilindros de carga (1') se reducen , evitandose la circulation intermitente de agua; por otro lado, tambien se reducen costes de, fabrication al igual que posibles averlas y mantenimiento, aunque, por ende, cualquier averla producida en cualquier parte del sistema de elevation de agua dejarla totalmente inoperativa a la central. La fuerza motriz del agua que discurre hacia el tubo de elevation (10') es aprovechada para el accionamiento de una turbina (2') que, ensamblada (Figura 11) mediante su eje al convertidor hidraulico de par (14'), acciona un par de engranajes dobles (15') que mueven al volante de inercia (12'), el cual hace girar a un generador electrico (13') La velocidad con la que el agua abandona el cilindro de carga (1') del conjunto dispositivo de carga la modificamos al forzarla a atravesar por la propia tobera de la turbina (2'). La disminucion de presion que se genera en el estrechamiento de esta se traduce en un incremento de la energla cinetica que fuerza a la turbina a girar a mayor velocidad, pues el agua aumenta considerablemente su velocidad al atravesarla. El giro de la turbina se transmite por medio de su eje a la rueda de bomba del convertidor de par (14'); en el otro extremo, un engranaje que gira solidario a su eje es accionado por la rueda de rotor del convertidor. Cuando la turbina baja sus revoluciones por haber alcanzado los embolos de los cilindros de carga (1') sus puntos muertos (tanto superior como inferior), se produce la perdida de "punto de embrague" es decir, la descompensacion de velocidad entre la bomba y el rotor del

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convertidor de par (14'), o lo que es lo mismo, entre la entrada y la salida del convertidor de par. Al incrementarse de nuevo la velocidad de giro de la turbina (2') e igualarse con la del rotor se produce el ajuste de par al alcanzarse de nuevo el "punto de embrague”, cuando el reactor interno del convertidor de par (14'), montado sobre una rueda libre comienza a girar en el mismo sentido, y al unlsono que el rotor y la bomba. Continuado con la description de los mecanismos de la (Figura 11), nos encontramos con un par de engranajes dobles (15') que giran solidarios entre si, conectados a la rueda dentada del arbol conductor del convertidor de par (14'), cuya funcion es la de arrastrar la corona dentada trasera, que gira libre de su eje, multiplicando su velocidad de giro. Esta corona esta ensamblada con el volante de inercia (12') por medio de una rueda libre interna, la cual permite mantener su giro constante durante el momento de inercia, aunque el arbol conductor del convertidor hidraulico de par (14') reduzca su velocidad e incluso se detenga momentaneamente. Cuando el convertidor hidraulico de par (14') ha ajustado el par de salida y de entrada, este se mantiene y se alcanza el momento de fuerza sobre el volante de inercia (12'). El volante de inercia (12') es el encargado de arrastrar al arbol conducido, solidario al rotor del generador electrico (13'), estabilizando mecanicamente su giro y evitando grandes fluctuaciones que conlleven a generar energla electrica con parametros excesivamente oscilantes.

El numero de cilindros de carga (1') de agua puede ser distinto al de los modulos generadores (Figural) que constituyen este modo de realization preferida, aunque serla conveniente, por ser estos independientes, la instalacion de mas cilindros de carga (1') que contribuyan, en momentos de mar en calma (en los que los parametros del oleaje sean de escasa entidad energetica), a asegurar la carga completa de los receptaculos de carga (21) antes de que el automata active el descenso de cada uno de ellos.

En las (Figuras 12) y (Figura 13) aparecen representados los dos posibles conjuntos colectores de carga para la option mono o multi-turbina, consistiendo estos basicamente en una estructura tubular horizontal principal, que constituye el deposito de carga (19), provisto de tantas electrovalvulas (2a'), acopladas a sus respectivas toberas de carga (2), como modulos generadores (Figura 1) constituyen la hidrocentral; el referido deposito (19) va provisto de un rebosadero en forma de ese (20') para vertido de agua sobrante, pudiendo recogerse esta en un deposito secundario (24) para aprovecharla accionado una turbina generadora (25) (Figura 21). El deposito de carga (19) es el encargado de recibir el agua que asciende por el o los

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tubos de elevacion (10') tras hacer girar a la o las turbinas (2'), repartiendola a los receptaculos de carga (21) cuando estos alcancen el Punto Muerto Superior y mientras permanezcan en esta posicion, hasta alcanzar la carga necesaria. Este mecanismo de apertura y cierre de electrovalvulas (2a'), descrito anteriormente, puede ser sustituido por el acoplamiento de valvulas mecanicas de orden batiente, estando estas formadas basicamente por palancas articuladas de 1° grado que pivotan sobre sus ejes al incidir con los receptaculos de carga (21) al alcanzar estos sus puntos muertos superiores.

Siguiendo en esta llnea generadora undimotriz, buscando la opcion mas tecnica y economicamente viable, se propone realizar estas instalaciones sobre pantalanes fijos (nearshore) aprovechando con ello grandes ventajas (Figura 15); en primer lugar, los costes se reducen considerablemente al no tener que construir una plataforma (23) especlfica para la instalacion, por otro lado, para la evacuacion de la energla electrica generada, no se precisa de la instalacion de cables submarinos, sino que se efectua con conductores convenientemente aislados, fuera del agua y apoyados sobre la estructura.

Ante la eventualidad de grandes marejadas, se ha dotado al conjunto de boyas o flotadores (de los mecanismos de elevacion de agua) de dispositivos de seguridad que eviten o disminuyan las posibilidades de producir grandes y costosos danos. Para ello, se ha pensado en la instalacion de dos elementos de naturaleza elastica.

El primero de ellos radica en el diseno del brazo semi rlgido telescopico (Figura 16), constituido por un cilindro (22') y un embolo (24') que conecta a la boya (3') con el piston del cilindro de carga (1'). Este mecanismo va provisto de un resorte de compresion (23') con fuerza calculada para cumplir una doble funcion; por un lado, si persiste la sobrepresion (pese a que la valvula de alivio o sobrepresion (8') se mantenga abierta), esta se mantiene practicamente constante y a unos niveles inermes al acortarse la longitud del brazo semirrlgido telescopico (Figura 16), al vencerse la resistencia del resorte de compresion (23'); por otro lado, alcanzado el Punto Muerto Superior del piston del cilindro de carga (1') y persistiendo el empuje de la boya (3') como consecuencia de olas de altura superior a la carrera total del cilindro de carga (1') el resorte (23') sigue absorbiendo este sobreesfuerzo evitando fracturas y deformaciones en los mecanismos rlgidos. Pero, si las olas tienen una altura tal que el tope fijo del brazo semi rlgido telescopico (Figura 16) incide sobre la plataforma (23), entra en accion el segundo mecanismo de absorcion; este segundo mecanismo de absorcion consiste en un sistema similar al primero, dispuesto en

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el interior de la boya, (Figura 17), pero que solo se acciona cuando acontece que las olas presentan una gran altura y el primer mecanismo no es suficiente; si esto sucediera, las pequenas esferas (26') representadas en esta misma Figura, semi- alojadas en los fresados dibujados en el embolo (24'), son empujadas por unos planos inclinados hasta vencer la fuerza de unos pequenos resortes que las retiene, ocultandose y permitiendo que el resorte grande del interior de la boya (28') se comprima, dotando al conjunto de mayor plasticidad. Se podrla llegar a alcanzar ciertos niveles en los que, al no ser las boyas de gran envergadura, quedarlan estas sumergidas. Para proteger el mecanismo interior de cada una de las boyas de la entrada de agua, va recubierto de un material plastico inyectado de espuma (27') sellando la union de este y el embolo (24') con una junta torica y un fuelle de goma o guardapolvos (25') que proteja de la entrada directa de agua y de las salpicaduras. Aprovechando la infraestructura existente, coronando cada uno de los modulos generadores (Figura 1), se emplazan sendos aerogeneradores verticales (26), as! como un deposito secundario (24), de estructura tubular dispuesto verticalmente, abierto por su extremo superior y conectado por su base inferior a una turbina generadora (25); este deposito secundario (24) recoge el exceso de agua marina elevada que vierte por el rebosadero en forma de ese (20'), una vez lleno el deposito de carga (19). Unos electrodos de nivel maximo (29) son los encargados de, una vez lleno el deposito, abrir la electrovalvula (27), que permanecera abierta hasta que el nivel de agua alcance los electrodos de nivel mlnimo (28); la evacuacion al mar del agua del deposito acciona la turbina generadora (25).

Por ultimo, las principales particularidades de esta invention, con las adaptaciones oportunas para el aprovechamiento de la energla undimotriz como fuente primaria de energla, con respecto a las tecnologlas existentes de aprovechamiento de energla marina son las que siguen: por un lado, carece de importancia el parametro direccional del oleaje, y por otro, aunque si afectan los parametros de altura y periodo en la velocidad de recuperation de los receptaculos de carga (21), no influyen en absoluto en la etapa de conversion terciaria (paso de energla mecanica de rotation a energla electrica mediante un generador electrico), llegando a ser factible el aprovechamiento energetico de los rangos mas bajos de altura de ola, sin que tampoco se produzcan fluctuaciones generatrices de potencia electrica, salvo cuando se accionan los aerogeneradores verticales (26) y la turbina generadora (25). Con esta tecnologla, para proporcionar un suministro electrico continuo y estable, el caracter complejo e irregular del oleaje queda relegado a un segundo plano. Las limitaciones inherentes a la naturaleza fluctuante de la energla undimotriz pueden

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neutralizarse en su practica totalidad, segun el rango de altura del oleaje, con la capacidad de absorcion que presentan estas hidrocentrales, mediante los distintos mecanismos elasticos, ya descritos, provistos en el brazo semi rlgido telescopico (Figura 16), en la boya (Figura 17) y las valvulas de alivio sobrepresion (8') y (9') y mediante el numero necesario, convenientemente calculado, de modulos generadores (Figura 1), interconectados y gobernados por un mismo automata (con esta ultima medida se neutralizan los efectos de los rangos mas bajos de altura de ola y se aprovecha una energla despreciable para otros sistemas). Por lo que respecta a la accion corrosiva a la que estarlan expuestos estos dispositivos, por operar en condiciones tan adversas como las del entorno marino, senalar que al estar instaladas sobre bases o plataformas (23), flotantes o fijas, a altura sobrada para evitar salpicaduras y al no estar en contacto directo con el agua de mar (salvo los mecanismos que usamos para elevar y contener el agua, con los que usaremos materiales plasticos y aceros adecuados para su fabrication), protegidas adecuadamente con armazones de fibra de vidrio o similar y revestimientos de pinturas epoxi-Bituminosas anticorrosivas y antihumedad, el deterioro prematuro se reducirla notoriamente al restringir la exposition a las causas de corrosion; no olvidemos que no se verlan afectados por el arraigo y crecimiento de larvas de balanos, mejillones y diferentes organismos bioincrustantes, evitandose graves averlas y requiriendose un menor mantenimiento de las instalaciones. Por ultimo, senalar que la instalacion de estos dispositivos en mares u oceanos, resulta incuestionablemente mas economica que la mayorla, y que la evacuation de energla producida, por las caracterlsticas de posibles lugares de emplazamiento (aguas poco profundas), en la mayorla de los casos no se requerirla de instalacion de los tan costosos cables submarinos.

Claims (11)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, que comprende un mlnimo de dos modulos generadores formados por unas estructuras metalicas verticales de forma tubular nombradas como tubos de blindaje y sujecion (1) por los que interiormente discurren unos receptaculos de carga (21) cuya funcion es la de acoger las grandes masas de agua que los fuercen a descender. Los tubos de blindaje y sujecion (1) sirven ademas de soporte a una serie de poleas (22), por las que discurren unas jarcias (20) caracterizadas por que por unos de sus extremos cuelgan los referidos receptaculos de carga (21), y por que los otros extremos van enrollados a unos tambores de enrollamiento de jarcias (6) que se ven impelidos a girar durante el descenso los antedichos receptaculos; el giro de los referidos tambores, convenientemente conectados a unas cajas de engranajes multiplicadoras (11) permiten el lento descenso de las grandes masas de agua y, a la par, multiplican la velocidad de sus arboles conducidos para arrastrar a unos generadores electricos (5), asl como a unas bombas hidraulicas (8), con las que hacer girar unos motores hidraulicos (7a), que conectados a unas cajas de engranajes reductoras (7) revolucionan, en sentido contrario al de descenso, a otros tambores de enrollamiento de jarcia (6) que arrastran a otros receptaculos de carga (21) que se encuentran vaclos, elevandolos hasta su final de carrera donde reciben nuevamente otra carga de agua, contenida en el deposito de carga (19).
2. 2. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicacion 1, cuyos receptaculos de carga (21) descargados, debido a la relacion de transmision de las cajas de engranajes reductoras (7) arrastradas por los motores hidraulicos (7a) para su izado, ascienden a una velocidad superior a la que descienden; el control de ascenso y descenso de los receptaculos (21) es gobernado por un PLC o Automata programable que recibe las ordenes de los sensores inductivos (17') y (17") actuando sobre las electrovalvulas (10a), permitiendo o impidiendo el flujo del fluido hidraulico por los distintos circuitos hidraulicos, accionando los actuadores motores hidraulicos (7a) y cilindros de doble efecto (10), que accionan los mecanismos internos de los distintos motores base (4). Estos motores bases (4) se caracterizan por estar constituidos por un generador electrico (5), un rodillo o tambor de enrollamiento de jarcia (6) en cuyo interior se aloja el sistema selector de multiplicador o reductor, una caja de engranajes reductora (7), una caja de engranajes multiplicadora (11).

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3. 3. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicaciones 1 y 2, cuyos motores base (4) se solapan en su funcionamiento, por pares, durante unos segundos, para dar continuidad en la generation de energla electrica. Estos motores base (4) van convenientemente interconectados, hidraulica, electronica y electricamente. El sistema selector de multiplicador o reductor, alojado como se refiere en la anterior reivindicacion en el interior del rodillo o tambor de enrollamiento de jarcia (6), tiene por funcion conectar o desconectar alternativamente la caja de engranajes multiplicadora (11) o la caja de engranajes reductora (7), consiguiendose con ello que el referido tambor (6) sea arrastrado por el receptaculo de carga (21) durante su descenso cargado de agua, o arrastrar, mediante su giro inverso, hacia arriba a un receptaculo de carga (21) que, tras su descenso, ha efectuado la descarga de masa hldrica por una tobera de descarga (3). Todo el anterior proceso se lleva a efecto, comandado por un PLC o automata programable, por action de los referidos en la reivindicacion precedente circuitos hidraulicos de presion que comprenden un motor hidraulico (7a), una bomba hidraulica (8), un deposito de fluido hidraulico (8a), un manometro (8a'), tuberlas de presion (9a), un cilindro de doble efecto (10), varias electrovalvulas (10a) y valvulas de alivio o sobrepresion (11a).
4. 4. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicacion 3, provista de unos sistemas o mecanismos selectores de multiplication o reduction de giro, consistentes cada uno de ellos en dos semiejes (15) y (16) con un tunel central, poli-diametral, longitudinal para el alojamiento del arbol selector (12), el cual se desplaza por su interior y empuja a unos cerrojos transversales (14) dispuestos radialmente, alojados en cada uno de los semiejes (15) y (16). Estos cerrojos, dependiendo de si se apoyan en el diametro estrecho o en la meseta del arbol selector (12), son los encargados de fijar el tambor de enrollamiento de jarcia (6), a un semieje u otro (15) o (16). Los extremos exteriores de los semiejes van provistos de unas coronas dentadas (17) y (18) sobre las que engranan la caja de engranajes multiplicadora (11) que mueve al generador electrico (5) y a la bomba hidraulica (8), y la caja de engranajes reductora (7) arrastrada por el motor hidraulico (7a). El diametro superior de los semiejes (15) y (16), taladrados estos perpendicularmente para el alojamiento de los cerrojos transversales (14), sirve como eje de giro del tubo del tambor (13) que va embutido y fijado en el tambor de enrollamiento de jarcia (6). El tubo del tambor (13) gira solidaria y alternativamente con uno u otro de los semiejes (15) (16) y libremente sobre su contrario al alojarse los cerrojos en los agujeros practicados para tal fin. El arbol selector (12) es accionado

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   por el cilindro doble efecto (10). Los cerrojos transversales (14) van equipados cada uno de ellos con unos pequenos muelles de compresion que impele a estos a su ocultacion durante el enfrentamiento al diametro estrecho del arbol selector (12).
5. 5. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun las reivindicaciones precedentes, pudiendose usar para el aprovechamiento de la energla cinetica de las olas, de aguas de aliviaderos de presas o saltos de agua importantes, precisandose, para estos aprovechamientos, la instalacion de un deposito de carga (19) con identica capacidad que el de un solo receptaculo de carga (21), provisto este deposito de una serie de electrovalvulas (2a') acopladas en las toberas de carga (2) para llenado, y de un rebosadero en forma de ese (20') para el vertido del agua remanente a un deposito secundario (24), con forma tubular y dispuesto verticalmente, abierto por su parte superior y presentando una reduction en su extremo inferior que conecta con la electrovalvula (27), la que abre o cierra el paso del agua hacia la turbina generadora (25). En la parte superior del deposito hay instalados unos electrodos de nivel maximo (29) y, en su parte inferior, unos electrodos de nivel mlnimo (28); dicho deposito cumple la funcion de albergar el agua sobrante para un ocasional o alternativo aprovechamiento antes de su vertido final al cauce del rlo o al mar. Los receptaculos de carga (21), al final de su carrera de descenso, liberan mecanicamente sus cargas evacuandose por medio de unas toberas de descarga (3).
6. 6. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, cuyos motores base (4) son susceptibles de transformation para su funcionamiento con el aprovechamiento de aguas corrientes por cauces o canales; dicha transformacion consiste en la adaptation de unas ruedas hidraulicas de palas (9) a las bombas hidraulicas (8); con la referida adaptacion, se capta la energla cinetica del agua que, en su discurrir, empuja a las palas haciendolas girar sobre sus ejes, accionando las bombas hidraulicas (8) que se encargan de recuperar los receptaculos de carga (21), hasta sus Puntos Muertos Superiores. En este tipo de aprovechamientos los modulos generadores, con adaptacion de rueda hidraulica (9) en sus motores base (4), van dispuestos uno detras de otro a lo largo del cauce o canal; el numero de los modulos a instalar dependera de la potencia de planta que se desee o pueda instalar, del cauce y de las masas de los receptaculos de carga (21).
7. 7. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 y 5 con adaptacion practicada para

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   adecuar la invention para la captation de la energla cinetica de las olas, que comprende una plataforma fija o flotante (23) de apoyo y soporte de todos los mecanismos, en la que se fijan una serie de cilindros de carga (1') para elevation de agua, con sus embolos hacia abajo atravesando la referida plataforma (23); entre los antedichos cilindros y las boyas (3') se fijaran unos brazos semi rlgidos telescopicos, como los descritos en la reivindicacion 10, para aprovechamiento de la energla cinetica de las olas. Los cilindros de carga (1'), pensados para constituir unas bombas lineales de elevacion de agua, van provistos, cada uno de estos, de dos valvulas de entrada de llenado (6’), con sus respectivos tubos de suction (4’), conectadas a ambas camaras; dos valvulas de vaciado (7'), tambien en ambas camaras y unidas por otro tubo elevacion (10') y dos valvulas de alivio o sobrepresion (8’) y (9’), tambien en sendas camaras y con sus respectivos tubos. El movimiento sinuoso de las olas impele a los pistones de los cilindros de carga (1') a un movimiento rectillneo alternativo, produciendo, tanto en el ascenso como en el descenso, la succion del agua de mar y su evacuation a gran velocidad y con fuerza suficiente para alcanzar, por medio de la o las tuberlas (10'), la altura suficiente para su vertido en el deposito de carga (19), que comprende un rebosadero en forma de ese (20') para la evacuacion del agua sobrante, pudiendose recoger esta en otro deposito o verter directamente al mar, accionando una turbina. Los receptaculos de carga (21) reciben la carga de agua del deposito de carga (19) cuando estos alcanzan su Punto Muerto Superior. Comprende una turbina (2') que es accionada por el agua evacuada del cilindro de carga (1'), La referida turbina va conectada por medio de su eje a un convertidor hidraulico de par (14') encargado de arrastrar a un par de engranajes dobles (15') que arrastran a un volante de inercia (12'), al que se engrana un generador electrico (13').
8. 8. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicacion 7, provista de un colector de carga que consistente en una estructura tubular, con forma de horquilla multiple, formada por uno o varios conductos que constituyen los tubos de elevacion (10') que embocan transversalmente en la parte mas alta de otro tubo horizontal, de mayor tamano, que compone el deposito de carga (19). Conectados en llnea a los tubos de elevacion (10'), entre las turbinas (2') y el deposito de carga (19), va interpuesto un intercambiador de calor (11') cuya funcion es la de refrigerar el fluido de los circuitos hidraulicos.
9. 9. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, con adaptaciones practicadas para el aprovechamiento de energla de las

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   olas, segun reivindicaciones 7 y 8, instalada sobre un pantalan o plataforma (23) marina, preservando a gran parte de las instalaciones del alcance directo del agua y de sus salpicaduras.
10. 10. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun reivindicaciones 7, 8 y 9, provista de mecanismos de absorcion de energla de olas de gran altura, consistentes en brazos semi rlgidos telescopicos formados por tubos huecos (22') en los que se alojan resortes de compresion (23') y por los que discurren embolos (24'). El tubo (22'), va conectado con el embolo del cilindro de carga (1'), empujandolo o traccionandolo cuando la boya (3'), conectada al extremo del embolo (24'), cabalga sobre una ola; en caso de sobrepresion, por empuje de las olas, actua la valvula de alivio (8'), con funcion reguladora. En caso de persistir la sobrepresion por falta de alivio suficiente, en evitacion de danos al sistema, el resorte (23') comienza a comprimirse. Si, pese a todo, la olas son de tal altura que los resortes (23') de los brazos telescopicos se comprimen al maximo, se activan los sistemas elasticos del interior de las propias boyas (3'), al ocultarse las pequenas esferas (26’) sobre los alojamientos de bastidores rlgidos de la boya cuando sus resortes son comprimidos por las propias bolas, al verse empujadas por los planos huecos semiesfericos de los extremos inferiores de embolos (24') alojados en el interior de las boyas (3'). Ocultas las esferas (26'), los resortes (28') comienzan a comprimirse, atenuando la fuerza de empuje de la ola. Los extremos inferiores de los embolos (24') en su punto de contacto con la boyas (3') van protegidos del agua y de salpicaduras por unos fuelles de goma o guardapolvos (25'). La flotabilidad de las boyas (3') se debe a unas masas de muy baja densidad, constituidas por nucleos de espuma inyectada (27') que les confieren el Indice de flotabilidad necesario para alcanzar el empuje hidrostatico vertical suficiente para el correcto accionamiento de los cilindros de carga (1').
11. 11. - Hidrocentral accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, hibridada con aerogeneradores verticales (26) que, convenientemente fijados, coronan cada uno tubos de blindaje y sujecion (1) que la constituyen.