ES2344725B1 - AEROHYDRAULIC CONVERSOR. - Google Patents
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Abstract
Conversor aerohidráulico.Aerohydraulic converter
Dispositivo transformador de energía eólica en hidráulica que dispone de una superficie de captación de viento, entendiéndose como tal vela/s, panel/es u otros elementos que funcionen con tal finalidad, donde la incidencia del viento provoca un esfuerzo que es transmitido por algún/os medio/s (cables, cuerdas,...) a uno o varios conductos, generalmente flexibles. La modificación del volumen del conducto provoca el establecimiento de un flujo dinámico de corriente, si el conducto es abierto, o bien un aumento de presión en un fluido si el conducto es cerrado.Wind power transformer device in hydraulics that have a wind pickup surface, understood as such candle / s, panel / s or other elements that work for that purpose, where the incidence of wind causes an effort that is transmitted by some means (s, cables, ropes, ...) to one or several ducts, usually flexible. The duct volume modification causes the establishment of a dynamic flow of current, if the conduit is open, or a increased pressure in a fluid if the duct is closed.
El dispositivo es aplicable a instalaciones desaladoras, centros de recarga de automóviles eléctricos u otros centros de generación de energía eléctrica.The device is applicable to installations desalination plants, electric car charging centers or others electric power generation centers.
Description
Conversor aerohidráulico.Aerohydraulic converter
La invención se encuadra dentro del sector técnico de energías renovables, y más concretamente, en la transformación de energía eólica en hidráulica, la cual, a posteriori podrá ser empleada para su conversión en energía eléctrica o destinada a cualquier otra aplicación industrial como desalinización del agua.The invention falls within the technical sector of renewable energies, and more specifically, in the transformation of wind energy into hydraulics, which, afterwards, can be used for conversion into electrical energy or for any other industrial application such as water desalination .
La energía eólica se puede clasificar en dos grandes grupos; los que tienen el eje horizontal como los molinos de viento y aerogeneradores que producen la electricidad gracias al movimiento circular de las aspas, el otro grupo corresponde a los que obtienen el movimiento del generador por la conexión mecánica de este, con un eje vertical del que salen radialmente unos brazos, los cuales sustentan unos paneles donde incide el viento, lo cual provoca un par rotacional respecto del eje vertical que mueve el generador eléctrico.Wind energy can be classified in two large groups; those with the horizontal axis like the mills of wind and wind turbines that produce electricity thanks to circular movement of the blades, the other group corresponds to the that get the movement of the generator by the mechanical connection of this, with a vertical axis from which some arms leave radially, the which support some panels where the wind falls, which causes a rotational torque with respect to the vertical axis that moves the Electric generator.
En la actualidad, existen centrales hidroeléctricas ubicadas en los cauces de los ríos, un modelo de este tipo de central se encarga de transformar la energía cinética proveniente de la masa fluida del río en energía eléctrica, mediante la ubicación de una turbina unida mecánicamente al generador.Currently, there are plants hydroelectric plants located in riverbeds, a model of This type of plant is responsible for transforming kinetic energy coming from the fluid mass of the river in electrical energy, by the location of a turbine mechanically attached to the generator.
Otro modelo de central hidroeléctrica seria que mediante una presa y un terreno poco permeable se forma un embalse en el transcurso de un río, acumulando grandes cantidades de agua, en la parte baja de la presa se colocan las turbinas que debido a la presión que ejerce la columna de agua o al impacto de un chorro de agua sobre estas las mueve, y estas a su vez mueven un generador que es el encargado de producir la electricidad.Another hydroelectric power plant model would be that a dam is formed and a little permeable terrain forms a reservoir in the course of a river, accumulating large amounts of water, in the lower part of the dam the turbines are placed that due to the pressure exerted by the water column or the impact of a jet of water on these moves them, and these in turn move a generator that He is responsible for producing electricity.
Las centrales de bombeo, se componen de dos embalses comunicados entre si por unos conductos constituyendo un sistema prácticamente cerrado, en las horas donde la demanda de electricidad es mayor, el embalse superior suelta agua que va al embalse inferior y en su recorrido mueve las turbinas generadoras de electricidad, en los momentos del día cuando la demanda energética es menor se aprovecha el excedente de energía de la red para bombear el agua del embalse inferior al superior.The pumping stations are composed of two reservoirs communicated with each other through ducts constituting a practically closed system, in the hours where the demand for electricity is higher, the upper reservoir releases water that goes to the Lower reservoir and on its way it moves the turbines generating electricity, at times of day when energy demand it is smaller, the excess energy of the network is used to pump water from the lower to upper reservoir.
Existen centrales que transforman la energía potencial debido a las oscilaciones de las olas del mar en energía eléctrica, es la llamada undimotriz, las que generan electricidad aprovechando las mareas, se denominan mareomotrices.There are plants that transform energy potential due to oscillations of sea waves in energy electric, is the so-called wave, which generate electricity taking advantage of the tides, they are called tidal waves.
Para la generación de electricidad existen otros tipos de centrales denominadas térmicas, donde es necesaria la combustión de derivados fósiles, tal como: gas, carbón, y petróleo, como consecuencia se genera mucha contaminación y contribuye al cambio climático, además no todos los países cuentan con reservas de dichos combustibles en su territorio y las reservas de estas se están agotando y cada vez resulta más cara su extracción, lo cual acarrea el problema de la dependencia energética.For the generation of electricity there are others types of so-called thermal power plants, where the combustion of fossil derivatives, such as: gas, coal, and oil, as a consequence, a lot of pollution is generated and contributes to climate change, in addition not all countries have reserves of said fuels in its territory and the reserves of these are they are running out and their extraction is increasingly expensive, which It brings the problem of energy dependence.
La energía nuclear acarrea la problemática del peligro en caso de accidente nuclear, guerra o atentado, además las reservas de uranio y plutonio cada vez son más escasas y costosas.Nuclear power brings the problem of danger in case of nuclear accident, war or attack, in addition to Uranium and plutonium reserves are increasingly scarce and expensive.
La energía solar es excesivamente cara y necesita grandes extensiones para colocar las huertas solares, como inconveniente, de promedio un mes de Julio se obtiene 3 veces más energía que en el mes de Enero, pero cuando llega la noche dejan de ser productivas.Solar energy is excessively expensive and you need large extensions to place the solar gardens, like inconvenient, on average a month of July is obtained 3 times more energy that in the month of January, but when night comes they stop Be productive
Este dispositivo esta basado en el funcionamiento de un barco de vela, el cual tras recibir el flujo másico de aire sobre las velas, se genera un impulso sobre este que es capaz de vencer la resistencia del agua sobre el que flota y generar un movimiento de traslación.This device is based on the operation of a sailboat, which after receiving the flow mass of air over the sails, an impulse is generated on this which is able to overcome the resistance of the water on which it floats and generate a translation movement.
El conversor aerohidráulico es capaz de transformar la energía eólica en hidráulica, para posteriormente desalinizar el agua de mar, pero su finalidad principal es la generación de energía eléctrica.The aerohydraulic converter is capable of transform wind energy into hydraulics, for later desalinate seawater, but its main purpose is the electric power generation
Básicamente, la invención esta constituida por una vela de grandes dimensiones donde la incidencia del viento sobre esta realiza una fuerza, dicha fuerza es transmitida por cables o cuerdas a unos elementos rígidos ubicados en el mástil, estos aprisionan al conducto elástico por donde circula el fluido, contra otro elemento rígido, generalmente el mástil, la fuerza deforma el conducto elástico y el fluido que circula por este se opone a la fuerza generada por la vela, lo cual provoca un aumento de presión, la circulación del fluido esta impedida en un sentido del conducto elástico por medio de una válvula antiretorno, y la circulación en el otro sentido viene determinada por la presión a la que encuentra tarado el regulador de presión, cuando la fuerza de la vela provoque una presión en el fluido mayor a la presión del regulador se establecerá un flujo dinámico de la corriente. Cuando cesa el viento, la fuerza sobre el conducto es inexistente, por lo tanto el conducto flexible recupera su estado inicial.Basically, the invention is constituted by a large sail where the incidence of wind on this makes a force, said force is transmitted by wires or ropes to rigid elements located on the mast, these imprison the elastic duct where the fluid circulates, against another rigid element, usually the mast, the force deforms the elastic duct and the fluid flowing through it opposes the force generated by the candle, which causes an increase in pressure, fluid circulation is impeded in a direction of the duct elastic by means of a non-return valve, and circulation in the other direction is determined by the pressure it finds the pressure regulator set, when the force of the candle causes a fluid pressure greater than the regulator pressure is will establish a dynamic flow of the current. When he stops wind, the force on the duct is non-existent, therefore the Flexible conduit recovers its initial state.
El conversor rota en busca de la máxima fuerza del viento, esta rotación es provocada por un panel que funciona a modo de veleta. El conversor puede ser instalado en tierra firme o en mar adentro.The converter rotates in search of maximum strength of wind, this rotation is caused by a panel that works at weather vane mode The converter can be installed on land or offshore
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Véase la figura 1, en la cual se representa una vela (1) en posición vertical vista de perfil, que se une al mástil (2) por medio de unos cables o cuerdas (3), la superficie (4) actúa a modo de veleta para orientar al dispositivo en la dirección de máximo viento. Al soplar el viento tensa la vela que transmite la fuerza que incide sobre ella al conducto que tiene el fluido, el cual se encuentra ubicado dentro del mástil.See figure 1, in which a sail (1) in vertical position profile view, which joins the mast (2) by means of cables or ropes (3), the surface (4) acts as a weather vane to orient the device in the direction of maximum wind By blowing the tense wind the candle that transmits the force that affects the fluid conduit on it, the which is located inside the mast.
La figura 2 es el dispositivo visto en una sección de cable A-A', donde (6) es el conducto flexible que transporta el fluido, (3) es el cable de tracción, (2) es el mástil y el (5) el elemento rígido opresor. La deformación y por consiguiente la disminución y aumento de presión del fluido, es directamente proporcional a la velocidad del viento.Figure 2 is the device seen in a cable section A-A ', where (6) is the conduit flexible that carries the fluid, (3) is the traction cable, (2) It is the mast and (5) the rigid oppressor element. Deformation and consequently the decrease and increase of fluid pressure, is directly proportional to wind speed.
El flujo másico (Fv) que atraviesa la vela viene determinado por la siguiente expresión:The mass flow (Fv) that crosses the candle comes determined by the following expression:
Fv = d*V*A (Kg/s)Fv = d * V * A (Kg / s)
donde:where:
d= densidad del aire, aprox 1.2 (kg/m^{3})d = air density, approx 1.2 (kg / m3)
v=velocidad del viento (m/s)v = wind speed (m / s)
A=área de la vela (m^{2})A = area of the candle (m2)
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La potencia (Pot) de la vela se calcula según la siguiente formula:The power (Pot) of the candle is calculated according to the following formula:
Pot=Fv*0.5*v2=d*A*0.5*v3
\hskip0,5cm(w)Pot = Fv * 0.5 * v2 = d * A * 0.5 * v3
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La altura de la vela generalmente será mayor que su base, por que cuanto mas alta sea la vela, mayor será la velocidad del viento. Esta tabla muestra la potencia obtenida en función de la velocidad del viento y la superficie de la vela, no pretende ser limitativa del alcance de la invención.The height of the candle will generally be greater than its base, because the higher the candle, the greater the wind speed. This table shows the power obtained in function of wind speed and sail surface, no It is intended to be limiting of the scope of the invention.
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(Tabla pasa a página siguiente)(Table goes to page next)
Ver la figura 3, el esquema se compone de un deposito abierto (7) sometido a la presión atmosférica, el cual contiene un fluido, en este se sumerge un tubo que cuenta con una válvula antiretorno (8), el otro extremo del tubo se une a una vejiga (6) en cuya salida hay un regulador de presión (12) conectado mediante un tubo a la turbina (13).See figure 3, the scheme consists of a open tank (7) subjected to atmospheric pressure, which It contains a fluid, in this a tube that has a non-return valve (8), the other end of the tube joins a bladder (6) at whose outlet a pressure regulator (12) is connected by means of a tube to the turbine (13).
Cuando Fv=0 la vejiga no sufre deformación alguna, y el agua contenida en esta no puede escapar debido a la acción de la válvula antiretorno.When Fv = 0 the bladder does not suffer deformation some, and the water contained in it cannot escape due to the non-return valve action.
Cuando Fv \Box 0, provoca una deformación en la vejiga, disminuyendo un poco su volumen, lo que acarrea un aumento de presión en el fluido, el cual tiene impedida su salida en ambos extremos.When Fv \ Box 0, it causes a deformation in the bladder, decreasing its volume a little, which entails a increased pressure in the fluid, which has prevented its exit in both ends.
Si aumenta Fv, mayor será la deformación de la vejiga, la cual disminuirá su volumen, como consecuencia, el fluido se opone a la reducción de su volumen, aumentando la presión en el interior de la vejiga, hasta que dicha presión sea superior a la del regulador, momento en cual se abrirá y permitirá que se establezca el flujo dinámico de la corriente, el fluido sale por el tubo que conduce a la turbina, donde el chorro impacta en los alabes de esta, provocando el movimiento rotacional, dicho movimiento es comunicado mediante un eje a un generador rotativo para producir la electricidad.If Fv increases, the greater the deformation of the bladder, which will decrease its volume, as a consequence, the fluid opposes the reduction of its volume, increasing the pressure on the inside the bladder, until this pressure is higher than that of the regulator, at which time it will open and allow it to be established the dynamic flow of the current, the fluid flows through the tube that leads to the turbine, where the jet impacts the blades of it, causing the rotational movement, said movement is communicated by means of an axis to a rotary generator to produce the electricity.
El agua tras golpear en los alabes cae por gravedad al deposito inicial formando un circuito cerrado.The water after hitting the blades falls by gravity to the initial deposit forming a closed circuit.
En un momento diferencial de tiempo, transcurrido tras la apertura del regulador de presión, la vejiga se ha vaciado parcialmente generando vacío, por lo tanto el fluido contenido en el deposito que se encuentra a la presión atmosférica, sube por el tubo y vence la resistencia de la válvula antiretorno procediendo al llenado de vejiga.In a differential moment of time, after opening the pressure regulator, the bladder will has partially emptied generating vacuum, therefore the fluid content in the tank that is at atmospheric pressure, go up the tube and overcome the resistance of the non-return valve proceeding to bladder filling.
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Véase figura 5, cuando no sopla el viento (v=0), no se genera fuerza en la vela (1), pero debido al peso de esta y de los cables (3) se ejerce una pequeña fuerza, la cual es transmitida al fluido por medio de los elementos rígidos (5), intentando deformar el conducto flexible (6) contra el mástil (2), el fluido del conducto no puede bajar, por que esta impedida la salida al deposito (7) por una válvula antiretorno (8), dicha presión es comunicada por todo el fluido en la misma magnitud, el conducto flexible (6) se une al conducto de menor sección y rígido (10) por medio del racor (9), el conducto rígido (10) tiene la característica de que se encuentra ubicado en el eje central del radio del mástil (2), las guías (13) mantienen al conducto (10) sobre el eje central y en el final del conducto hay un racor (11) que permite el giro de 360º, esto se debe a que la vela (1), es auto-orientable, debido a la veleta (4) hace rotar todo el mástil, el cual no genera rozamiento al estar encajado en los rodamientos (14), los conductos y elementos ya descritos también giran en su conjunto, para obtener la máxima velocidad de aire incidente en la vela.See figure 5, when the wind does not blow (v = 0), no force is generated on the sail (1), but due to the weight of this and the cables (3) exert a small force, which is transmitted to the fluid by means of the rigid elements (5), trying warp the flexible conduit (6) against the mast (2), the fluid of the duct can not go down, because the exit to the tank (7) by a non-return valve (8), said pressure is communicated by all the fluid in the same magnitude, the conduit flexible (6) joins the duct of smaller section and rigid (10) by middle of the fitting (9), the rigid duct (10) has the characteristic that is located in the central axis of the radius of the mast (2), the guides (13) keep the duct (10) on the central axis and at the end of the duct there is a fitting (11) that allows the rotation of 360º, this is because the candle (1), is self-orientated, due to the weather vane (4) rotates the entire mast, which does not generate friction when fitted in the bearings (14), the ducts and elements already described also they rotate as a whole, for maximum air speed Sailing incident.
El elemento (12) ya no gira junto al mástil (2), siendo un elemento estático, es un armario donde se encuentran el filtro, el lubricador, regulador de presión, válvula de seguridad y demás aparellaje del mantenimiento de la instalación hidráulica. Para las tareas de mantenimiento hay un mecanismo que imposibilita giro rotacional.The element (12) no longer rotates next to the mast (2), being a static element, it is a closet where the filter, lubricator, pressure regulator, safety valve and other maintenance equipment of the hydraulic installation. For maintenance tasks there is a mechanism that makes it impossible rotational rotation
Cuando la velocidad del viento es nula la presión generada por el peso de la vela es insuficiente para abrir el regulador de presión y permitir el paso de fluido a la turbina. Pero esa pequeña presión residual es suficiente para mantener el circuito presurizado.When the wind speed is zero the pressure generated by the weight of the candle is insufficient to open the pressure regulator and allow the passage of fluid to the turbine. But that small residual pressure is enough to maintain the pressurized circuit
Cuando la velocidad del viento es mayor, se tensan los cables y estos tiran de los elementos rígidos (5) y aprisiona el conducto flexible (6) contra el mástil (2), por la parte baja el fluido tiene impedido salir por el antiretorno (8), pero cuando alcance la presión suficiente como para vencer la resistencia del regulador de presión (12) sale un chorro por una tobera que incide en la turbina Pelton, la cual a su vez mueve el generador eléctrico (13), ambos elementos apoyan sobre el soporte (15), el cual no tiene movimiento de rotación y esta atornillado a los cimientos por su base, el centro de dicho soporte (15) es tubular y por el sale el cableado que conéctale generador con las baterías (16) y la pila de combustible (17), el agua ya turbinada y sin energía alguna cae por acción de la gravedad al deposito (7), estableciendo un circuito cerrado.When the wind speed is higher, it tension the cables and they pull the rigid elements (5) and press the flexible conduit (6) against the mast (2), by the low part the fluid is prevented from going out by the anti-return (8), but when I reach enough pressure to overcome the resistance of the pressure regulator (12) flows out of a jet nozzle that affects the Pelton turbine, which in turn moves the electric generator (13), both elements rest on the support (15), which has no rotation movement and is screwed to the foundations by its base, the center of said support (15) is tubular and the wiring that connects the generator with the batteries (16) and the fuel cell (17), the water already turbinated and without any energy falls by gravity to the deposit (7), establishing a closed circuit.
El generador seleccionado es de corriente continua puesto que es la única forma de poder almacenar la energía eléctrica en las baterías (16), los coches eléctricos tienen la toma de carga con corriente alterna monofásica o trifásica, pero sus baterías funcionan con corriente continua, seria conveniente añadir una toma de carga de corriente continua para evitar las perdidas producidas en inversores, rectificadores y demás componentes eléctricos que dispone el coche y la estación de recarga (18).The selected generator is current continues since it is the only way to store energy electric in batteries (16), electric cars have the socket charging with single-phase or three-phase alternating current, but their batteries work with direct current, it would be convenient to add a DC power socket to avoid losses produced in inverters, rectifiers and other components electrical systems available to the car and the charging station (18).
Como la producción eólica es intermitente por ello es necesario un sistema de almacenamiento para cuando el viento no sopla. Una vez llenas las baterías, entra en funcionamiento la pila de combustible que disocia las moléculas de agua en O2 y H2 mediante el empleo de la electricidad. Dichos gases se separan de depósitos diferentes, cuando no haya viento y las baterías estén descargadas se puede recurrir a la pila de combustible la cual formara moléculas de agua + electricidad en el proceso de unión del O2 y H2. Para realizar tales procesos la pila (17) debe tener suministro de agua, la cual la recibe del conducto (19) que esta sumergido en deposito (/).As wind production is intermittent for this is necessary a storage system for when the wind It does not blow. Once the batteries are full, the fuel cell that dissociates water molecules in O2 and H2 through the use of electricity. These gases are separated from different deposits, when there is no wind and the batteries are discharged you can use the fuel cell which will form water + electricity molecules in the process of joining the O2 and H2. To perform such processes the battery (17) must have water supply, which receives it from the duct (19) that is submerged in deposit (/).
El motor eléctrico es apto para automóviles, pero para tractores, camiones, barcos, aviones y demás vehículos pesados no es viable por la alta potencia requerida y el enorme peso de las baterías (el avión no podría despegar), sin embargo el H2 obtenido de las pilas de combustible si se puede destinar a tal fin. Ya que puede ser empleado en motores de combustión térmica previo unas modificaciones anteriores. Una vez llenado el deposito de la central de recarga un sensor de nivel da aviso a una centralita para que venga un camión cisterna a recogerlo y comercializarlo. El O2 también se puede comercializar para uso sanitario o industrial.The electric motor is suitable for cars, but for tractors, trucks, ships, airplanes and other vehicles Heavy is not viable due to the high power required and the enormous weight of the batteries (the plane could not take off), however the H2 obtained from fuel cells if it can be used for this purpose. Since it can be used in previous thermal combustion engines previous modifications. Once the deposit of the central recharge a level sensor alerts a switchboard to Let a tank truck come to pick it up and market it. The O2 It can also be marketed for sanitary or industrial use.
El elemento (20) es un poste de recarga para vehículos, el cual tiene salida de C.A. monofásica y trifásica, C.C. y toma de H2.The element (20) is a charging post for vehicles, which has exit from C.A. single phase and three phase, C.C. and take H2.
El (21) es la trampilla de acceso a la central para que el operario pueda realizar las tareas de mantenimiento, el mástil también dispone de una escalera interior para subir hasta lo más alto.The (21) is the central access hatch so that the operator can perform maintenance tasks, the mast also has an internal staircase to climb up to higher.
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- El 90% de la instalación se encuentra bajo tierra y el 100% fuera del alcance de los automovilistas.- 90% of the installation is under land and 100% out of reach of motorists.
- Esta disposición favorece la realización de tareas de mantenimiento.- This provision favors the realization of maintenance tasks
- Estación de recarga autónoma, apta para instalarla en zonas donde no haya tendido eléctrico, por ejemplo al pie de las carreteras.- Autonomous charging station, suitable for install it in areas where there is no power line, for example when foot of the roads.
- Al no tener aspas, no genera ruido ni turbulencias.- By not having blades, it does not generate noise or turbulence
- La enorme vela se puede usar como cartel publicitario y así financiar parte de la instalación.- The huge candle can be used as a sign advertising and thus finance part of the installation.
- Fabricación en serie.- Mass production.
- Funciona desde muy bajas velocidades de viento hasta muy altas velocidades (al no tener aspas no se generan los momentos de inercia de los aerogeneradores).- Works from very low wind speeds up to very high speeds (having no blades does not generate the moments of inertia of wind turbines).
- No mata a las aves.- It doesn't kill the birds.
- Captura el 100% del flujo másico del aire.- Capture 100% of the mass air flow.
- Muy bajo desgaste y mantenimiento, debido a la inexistencia de elementos mecánicos no se generan fricciones.- Very low wear and maintenance, due to the Non-existence of mechanical elements does not generate friction.
- Mayor fiabilidad.- Greater reliability.
- La vela puede ser transparente para reducir el impacto medioambiental.- The candle can be transparent to reduce the environmental impact.
- Sencilla y económica.- Simple and economical.
- Fácil integración en el medio urbano y rural.- Easy integration into the urban environment and rural.
- Las velas usadas en navegación aguantan hasta más de 500 (Kg/m^{2}) a la tracción, un viento de 42 (m/s) = 151 (Km/h), genera una tracción de (184 kg/m^{2}).- Sails used in navigation hold up to more than 500 (Kg / m2) to traction, a wind of 42 (m / s) = 151 (Km / h), generates a traction of (184 kg / m2).
- Montar una zona de recarga análoga pero con placas solares, tiene como mayor inconveniente el hurto de dichas placas, debido al elevado valor de estas, además es la energía renovable más cara.- Mount an analog recharge zone but with solar panels, the main drawback is the theft of these plates, due to the high value of these, it is also the energy Renewable more expensive.
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Existen métodos para desalar el agua como la electrólisis, el cual resulta ser un procedimiento excesivamente caro por que consumen mucha energía eléctrica. Las desaladoras necesitan potentes bombas para generar la presión osmótica, y el consumo eléctrico de dichas maquinas es muy grande.There are methods to desalinate water such as electrolysis, which turns out to be an excessively procedure expensive because they consume a lot of electricity. Desalination plants they need powerful pumps to generate osmotic pressure, and the Electric consumption of such machines is very large.
También se puede hacer un pozo de muchos metros de profundidad y construir una columna de agua cuya presión sobre el filtro de membrana sea superior a la osmótica, pero perforar el terreno es caro, y todo el agua dulce y salmuera que estén en el pozo luego hay que bombearlo hacia el exterior, lo que significa que gran parte de la energía que nos ahorrábamos en bombear a través de la membrana en superficie, la gastamos en sacar el agua del pozo.You can also make a well of many meters deep and build a water column whose pressure on the membrane filter is superior to osmotic, but pierce the land is expensive, and all the fresh water and brine that are in the well then you have to pump it outward, which means that much of the energy that we saved in pumping through the surface membrane, we spend it on removing the water from water well.
La presente invención tiene como base el empleo del conversor aerohidráulico para obtener la presión osmótica, que resulta ser una de las etapas que mas encarece el procedimiento de desalación de agua, el fundamento es el mismo que para el cargador de coches eléctricos, pero con algunas modificaciones. Generalmente las zonas de España que más adolecen la carencia del agua están situadas en la costa mediterránea por lo tanto suponen un emplazamiento ideal para este tipo de desalinizadora, también hay que tener en cuenta que en las zonas costeras es donde mas viento sopla, lo cual favorece la implantación de dicha instalación, y si además añadimos que el conversor aerohidráulico tiene forma de vela, quedaría perfectamente integrado en el entorno urbanístico de las ciudades costeras, al ser silencioso y no contar con partes móviles que puedan estar en contacto con los viandantes.The present invention is based on the use of the aerohydraulic converter to obtain the osmotic pressure, which It turns out to be one of the stages that most expensive the procedure of water desalination, the foundation is the same as for the charger of electric cars, but with some modifications. Usually the areas of Spain that suffer most from the lack of water are located on the Mediterranean coast therefore they represent a Ideal location for this type of desalination plant, there are also to keep in mind that in the coastal areas it is where the windiest blows, which favors the installation of said installation, and if We also add that the aerohydraulic converter is shaped like a sail, would be perfectly integrated into the urban environment of the coastal cities, being silent and not having moving parts that may be in contact with pedestrians.
Ciertos pasos ya fueron explicados con anterioridad, por lo tanto procederé a explicar sin entrar en detalles.Certain steps have already been explained with previously, therefore I will proceed to explain without entering details.
En la figura 6, se puede observar que (22) es la tubería subterránea que trae el agua salada del mar, dicha tubería conecta en la sala de filtrado (23) con el primer filtro, el agua salada recorre los filtros para eliminar las impurezas, arenas y demás residuos. Cuando llega a (24) se le añaden los aditivos, la tubería desemboca en la cubeta (25) por medio de un racor, dicha cubeta esta ubicada encima del filtro de membrana (26), el conducto flexible (6) siempre permanece en contacto con el agua de la cubeta, y aunque tenga un movimiento de rotación respecto del eje central del mástil (2) recorrerá la periferia del semitoroide, a la entrada del conducto flexible se ubica la válvula antiretorno (8).In Figure 6, it can be seen that (22) is the underground pipeline that brings salt water from the sea, said pipeline connect in the filtering room (23) with the first filter, the water Salt traverses the filters to remove impurities, sands and Other waste When it reaches (24) the additives are added, the pipe empties into the bucket (25) by means of a fitting, said cuvette is located above the membrane filter (26), the conduit flexible (6) always stays in contact with the water in the bucket, and although it has a rotation movement with respect to the central axis from the mast (2) will travel the periphery of the semitoroid, at the entrance the non-return valve (8) is located in the flexible conduit.
Cuando sopla el viento, se genera un flujo másico a través de la vela (1), lo cual conlleva una fuerza, dicha fuerza es transmitida por los cables (3), los cuales se tensan y oprimen las piezas sólidas (5) contra el conducto flexible, el cual se encuentra atrapado con el mástil (2), quedando como recurso la deformación de este y procediendo a un aumento de presión hasta que el regulador de presión (12) alcance la presión osmótica que se encuentra a la entrada del filtro de membrana permita el paso del flujo de agua salada hacia el interior de este, una vez que el agua empieza a entrar en el filtro de membrana el flujo dinámico tiende a succionar el fluido que hay en el conducto, abriendo la válvula antiretorno y permitiendo la nueva entrada de agua de mar en la instalación.When the wind blows, a flow is generated mass through the candle (1), which entails a force, said force is transmitted by the cables (3), which are tensioned and press the solid parts (5) against the flexible conduit, which is trapped with the mast (2), leaving as resource the deformation of this and proceeding to an increase in pressure until the pressure regulator (12) reaches the osmotic pressure that is located at the entrance of the membrane filter allow the passage of salt water flow into this, once the water begins to enter the membrane filter dynamic flow tends to suck the fluid in the duct, opening the valve non-return and allowing the new entry of seawater into the installation.
El conversor aerohidráulico tiene un movimiento de rotación respecto a su centro, provocado por la incidencia del viento en el panel (4) que actúa a modo de veleta, las guías (13) sirven para centrar el tubo rígido respecto de su eje de giro. El racor (11) delimita la zona rotacional de la zona estática y permite que el tubo rígido tenga giros de 360º sin sufrir desperfectos, el mástil tiene unos rodamientos en su base (14) para facilitar el giro.The aerohydraulic converter has a movement of rotation with respect to its center, caused by the incidence of wind in the panel (4) acting as a weather vane, the guides (13) they serve to center the rigid tube with respect to its axis of rotation. He fitting (11) delimits the rotational zone of the static zone and allows that the rigid tube has 360º turns without damage, the mast has some bearings at its base (14) to facilitate the turn.
A la salida del filtro omótico tenemos un 45% de agua dulce, la cual es vertida por una tubería (15) que conecta con la red de abastecimiento o bien es destinada para regadíos. La otra salida de la membrana conecta con una tubería subterránea (16) que suele llevar sobre un 55% de salmuera, la cual es vertida unos cuantos metros a dentro de la mar para que diluya su alta concentración de sal.At the exit of the omotic filter we have 45% of fresh water, which is poured by a pipe (15) that connects with The supply network is either intended for irrigation. The other membrane outlet connects with an underground pipe (16) that usually it takes about 55% brine, which is poured about how many meters inside the sea to dilute its discharge salt concentration
La base de la instalación dispone de una trampilla (17) que permite el acceso del personal de mantenimiento a dicha instalación también hay una puerta (18) de acceso al mástil el cual dispone de una escalera en su interior.The installation base has a trapdoor (17) that allows maintenance personnel access to said installation there is also an access door (18) to the mast the which has a staircase inside.
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Constitución de una granja con conversores aerohidráulicos para la generación de corriente alterna, la cual es inyectada de forma inmediata a la red. Para optimizar el rendimiento de la instalación se procede a la colocación de una batería de 4 conversores, los cuales compartirán elementos como el generador, el acumulador de presión y el depósito de alimentación.Constitution of a farm with converters aerohydraulics for the generation of alternating current, which is injected immediately to the network. To optimize performance the installation proceeds to the placement of a battery of 4 converters, who will share elements such as the generator, the pressure accumulator and feed tank.
Para buscar un mayor rendimiento de la instalación se procede a la instalación de un alternador lineal de corriente alterna (figura 7), este dispositivo se emplea en la energía undimotriz para generar electricidad con la oscilación de las olas, creo que las perdidas son menores si se emplea un sistema de transmisión de fuerzas más directo, como este, el cilindro de doble efecto, dispone de una vejiga a cada lado de los vástagos ,de esta manera evitamos rozamientos y perdidas de fluido, con electroválvulas para la apertura y cierre de la admisión y escape.To look for better performance of the installation proceeds to the installation of a linear alternator of alternating current (figure 7), this device is used in the wave energy to generate electricity with the oscillation of the waves, I think the losses are less if a system is used of more direct force transmission, like this one, the cylinder of double effect, has a bladder on each side of the stems, of this way we avoid friction and fluid losses, with solenoid valves for opening and closing the intake and escape.
La vela es capaz de captar prácticamente el 100% del flujo de aire que incide en ella, pero supongamos que sea el 92%, la transmisión por fluidos es muy suave y apenas tiene perdida de carga, suponemos que el medio transmisor desde la vela hasta el generador tiene un rendimiento del 90% y que el generador eléctrico rinde de media al 85%, obteniendo un rendimiento de la instalación del 70% aprox.The candle is capable of capturing practically 100% of the air flow that affects it, but suppose it is the 92%, the transmission by fluids is very smooth and barely lost of load, we assume that the transmitting medium from the candle to the generator has a yield of 90% and that the electric generator yields an average of 85%, obtaining a performance of the installation 70% approx.
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- Silencioso, lo cual permite su integración en el medio urbano.- Silent, which allows its integration into The urban environment.
- No es peligrosa para los viandantes.- It is not dangerous for pedestrians.
- Las velas se pueden decorar con detalles bonitos: cuadros de Picasso, fotos de paisajes, velas transparentes para que no afecte el paisaje.- Candles can be decorated with details Pretty: Picasso's paintings, landscape photos, transparent candles So it doesn't affect the landscape.
- No mata a las aves.- It doesn't kill the birds.
- Se puede utilizar para recargar vehículos.- Can be used to recharge vehicles.
- Puede desalinizar el agua.- May desalinate water.
- Permitirá la explotación de zonas donde hasta ahora no eran posibles por factores medioambientales.- It will allow the exploitation of areas where up to Now they were not possible due to environmental factors.
- Razones económicas:- Economic reasons:
- a)to)
- Rendimiento entre el 18% y 30% aerogenerador, mientras que aerohidroelectrica entre 50% y 85%.Yield between 18% and 30% wind turbine, while aero hydroelectric between 50% and 85%
- b)b)
- Menor gasto en mantenimiento, es un sistema sencillo y fiable. No existen fricciones ni desgastes, las tareas de mantenimiento de los operarios se realiza a ras de suelo, lo que abarata la mano de obra (al no tener que pagar a empresas de trabajos verticales).Minor Maintenance expense is a simple and reliable system. They do not exist friction or wear, maintenance of the Operators are carried out at ground level, which lowers the workforce (not having to pay vertical work companies).
- c)C)
- Permite que varias velas empleen el mismo generador y compartan depósitos y acumuladores de presión (figura 8), con el consiguiente ahorro.Allow several candles to use the same generator and share tanks and pressure accumulators (figure 8), with the consequent savings.
- d)d)
- Al no existir movimiento de aspas no genera tantas turbulencias pudiendo realizar un montaje mas compacto, para la misma potencia, necesita menos de la mitad de espacio que el aerogenerador.By not having a blade movement does not generate as many turbulence as possible make a more compact assembly, for the same power, you need less than half the space of the wind turbine.
- e)and)
- Obtención de beneficios por publicidad en la vela.Obtaining advertising benefits on the candle
- f)F)
- Permite generar electricidad con muy bajas velocidades de viento. Al no tener que vencer la Inercia del rotor.It allows to generate electricity with very low wind speeds By not having to overcome the Inertia of rotor.
- g)g)
- Permite generar electricidad con muy fuertes ráfagas de viento, el aerogenerador alcanza su potencia máxima entorno a 12 (m/s).It allows to generate electricity with very strong gusts of wind, the wind turbine reaches its power maximum environment at 12 (m / s).
- h)h)
- Costes de instalación más bajos, no se necesita aparatosas grúas para encajar el aerogenerador en la torre y luego montar las aspas.Lower installation costs, I don't know You need big cranes to fit the wind turbine in the tower and then mount the blades.
- i)i)
- Costes de transporte más bajos, la pieza más grande es el mástil y se puede transportar en secciones, usando como medio de transporte un trailer normal. El transporte de las aspas de los aerogeneradores con longitudes superiores a los 60 metros y de una sola pieza requiere la presencia de vehículos especiales con el coste consecuente.Lower transport costs, the Largest piece is the mast and can be transported in sections, using a normal trailer as a means of transport. The transport of wind turbine blades with lengths greater than 60 meters and one piece requires the presence of vehicles special with the consequent cost.
- j)j)
- Al no generar turbulencias se pueden montar unos cerca de otros, consiguiendo un ahorro en m^{2}.By not generate turbulence can be mounted close to each other, getting a saving in m 2.
- k)k)
- Permite la explotación de zonas que antes no se podía, por caracterizarse por tener muy fuertes vientos o vientos demasiado bajos.It allows the exploitation of areas that before you could not, for being characterized by having very strong winds or winds too low.
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