Bidirectional Turbine EGUSQUIZA

Esta turbina gira en el mismo sentido sin importar la dirección del flujo. A semejanza de la turbina Wells ha sido creada para convertir en electricidad la energía de las olas que desalojan una masa de aire y que sucesivamente producen succión de otro volumen de aire en dirección opuesta.  A esta forma se le denomina OWC Oscillating water Column o Columna de agua oscilante.

Esta es una turbina que consta de un eje central que gira debido al embate del flujo de aire sobre las palas, al igual que una rueda de paletas convencional. Para la demostración y pruebas se ha usado una rueda que consta de un eje central que se apoya en soportes y cuatro palas, cada

una a noventa grados de la otra. la turbina se encuentra alojada dentro de un envase hermético y cerrado que solo permite la entrada y salida del aire por dos orificios que se encuentran situados como sigue: A 20 grados sobre la horizontal y a la izquierda de la frontal y B 50 grados bajo la horizontal y debajo de A como puede verse a continuación:

Nada impide que A se ubique en otra posicion, sin embargo esta es "una" posición de otras posibles. La experiencia demostrará que posiciones son las más adecuadas para A y B pero esta es una característica de Bidirectional Turbine EGUSQUIZA la simpleza del diseño y la versatilidad. Esta turbina está abierta a todas las posibilidades desde que la Física no impide que A pueda ubicarse en cualquier posición respecto de B, pero en esta posición indicada en este estudio la turbina EGUSQUIZA es bidireccional y gira en el mismo sentido sin importar la dirección del flujo.

Para efectos de replicación se ha usado materiales caseros como ser un envase de café cuya mitad posterior ha sido anulada para permitir que la turbina sea alojada en la parte anterior del envase, como eje central se ha usado un corcho sostenido por dos pedazos de clavo y cuatro pedazos de cartón como palas que se han pegado a incisiones horizontales en el corcho. No se ha efectuado ningún trabajo de precisión y la construcción es absolutamente irregular sin embargo como puede verse en los vídeos es absolutamente eficiente.

En la práctica se puede usar partes y piezas de bombas de agua o impulsores de aire, sopladores, extractores o aparatos de ventilación o aire acondicionado o se puede maquinar. El generador que será conectado al eje de la turbina deberá estar dentro del mismo envase hermético para asegurar la eficiencia del sistema. Los generadores existentes cubren toda la gama de posibilidades.

Se recomienda el uso de acero de preferencia inoxidable para aumentar la duración. La turbina en realidad no requiere ser demasiado grande, esto es, su tamaño no está en función del tamaño del dispositivo o de la instalación que la sirva o provisione, el tamaño está en función de la capacidad de la turbina de girar a una alta velocidad y en consecuencia aumentar la intensidad. Esto es posible porqué casi todo el aire que pasa por la turbina incide sobre las palas además que esta turbina descansa sobre dos puntos (chumaceras) y es más estable que otras turbinas eliminando el efecto palanca o cabeceo.

Como ventaja adicional se debe añadir que al estar sellada (sólo expone un orificio) y ser más robusta esta turbina se adapta perfectamente a dispositivos flotantes para los que ha sido especificamente creada.

A continuación los vídeos que demuestran su funcionamiento eficaz y versatilidad.

Jorge Egusquiza Loayza

Lima, 18 de febrero de 2017

jorge_egusquiza@hotmail.com

CONVERTIDOR DE ENERGÍA DEL OLEAJE

ANTECEDENTES.-

En diciembre de 2011 publiqué un artículo técnico denominado: AERO GENERADOR GRAVITACIONAL - gravitational aero generator cuyo link es: Aero generador gravitacional , luego en 2013 la NASA lanza su programa MARS BEANERS, incluyendo mi artículo como referencia. Siguiente foto:

DISEÑO DEL CONVERTIDOR.-

Este año, luego de haber efectuado algunas pruebas de laboratorio referidas al efecto Venturi, he diseñado el CONVERTIDOR DE ENERGÍA DEL OLEAJE, que es: ...un contenedor en forma de manga telescópica retráctil y flexible que pende de un soporte mediante un elemento de sujeción y su extremo inferior se apoya sobre la superficie del mar mediante un flotador de modo tal que cualquier oscilación (marea, ola, viento) produce un aumento o disminución de la altura del contenedor con el consecuente desplazamiento de la masa de aire contenida hacia una abertura de pequeño diámetro ubicada en la parte superior y conectada a un tubo que alberga una turbina del tipo Wells Turbina Wells por donde circula el aire y acciona un generador eléctrico.

Como puede verse en la figura anterior, el dispositivo que es flexible y telescópico y que tiene forma de manga reduce y aumenta su tamaño debido que está apoyado sobre la superficie mediante un flotador de modo que su extremo inferior se aleja y acerca a medida que la superficie del mar hace lo propio respecto del extremo superior que es fijo porqué está sujeto a un poste fijo en el suelo.

De esta forma, en marea baja se estira hacia abajo y a medida que la marea sube se acorta de tamaño y cuando una ola que es una oscilación de la superficie, una onda, pasa debajo del flotador le produce una reducción de su tamaño e inmediatamente después un aumento del mismo, lo que obliga al aire contenido en su interior a salir y luego reingresar por el único orificio existente y como quiera que en ese camino está colocada una turbina Wells conectada a un generador, se logra mediante este dispositivo producir energía.

Esta tecnología que desplaza el aire hacia una turbina Wells es una tecnología probada como ser la Central undimotriz de Motrico Mutriku, sólo que en este caso no es tan costoso, además es portátil y cuesta poco. También se puede usar en lagos, ríos, mares, bajo tierra, interiores, etc.

VERACIDAD DEL DISEÑO.-

La tecnología denominada OWC Oscillating Water Column , o Columna de agua oscilante  OWC Oscillating Water Column es una tecnología probada, sin embargo debió ser denominada COLUMNA DE AIRE OSCILANTE  porque en realidad es una columna de aire que asume la forma del recipiente que lo contiene y que la ola hace oscilar. Visto de este modo podemos visualizar el fenómeno que tiene lugar: una columna por ejemplo cilíndrica (de  aire) que modifica su tamaño de modo constante (continuo) en dos ciclos durante el día, uno ascendente (desde la marea más baja hasta la marea más alta y otro ciclo descendente (de modo inverso) y de modo periódico a intervalos regulares cada vez que una ola u onda le hace oscilar, luego lo más adecuado resulta construir una columna de aire que pende sobre el mar, como pende la columna de aire dentro del recipiente (OWC). De esta manera se ha construido este dispositivo que es una columna de aire portátil (como el aire modifica su tamaño constantemente y de modo periódico) y funciona correctamente sin ninguna limitación, es barato y se puede colocar en cualquier lugar.

VERSATILIDAD.-

El volumen de aire que se desplaza es πr2 x altura de la ola, lo que significa que un dispositivo de dos metros de radio desplaza con una ola de 20 centímetros de altura 3.1416 (2 x 2) x 0.20 = 2.51328 metros cúbicos de aire en menos de un segundo. Esto significa que este dispositivo está listo para producir energía eléctrica a casi cero costo y sin contaminar.

Es versátil porque también se puede usar sobre cuerpos de agua donde no hay mareas (aumentando mucho más el radio pero con baja altura) como ser lagunas, lagos, marea interiores donde las olas son muy pequeñas. Se puede usar en ríos mediante un martinete (que lo eleva y suelta ) acoplado a un molino de viento convencional o hacerlo funcionar bajo tierra acoplado a un molino savonius, en cuyos casos la fuerza que se requiere vencer es la resistencia al plegado del material plástico de que esta hecho el dispositivo.

PATENTE.-

Se ha cumplido con solicitar una patente ante el Estado Peruano Expediente No. 001786-2016/DIN fecha de Presentación 2016-09-28 Indecopi - Perú

CONTRATO DE CESION DE DERECHOS.+

Si desea adquirir los derechos de patente, deberá expresar su interés por correo a: jorge_egusquiza@hotmail.com indicando la zona geográfica o borde costero.

Lima, diciembre 18 de 2016

Jorge Egusquiza Loayza 

jorge_egusquiza@hotmail.com

CONVERTIDOR DE ENERGÍA DEL OLEAJE, Patente en trámite expediente No.001786-2016/DIN 2016-09-28 Indecopi Peru

TITULO

CONVERTIDOR DE ENERGÍA DE LAS OLAS

CAMPO TECNICO

Esta invención es aplicable en el campo de los dispositivos flotantes dedicados a producir energía de las olas o convertidores de energía undimotrices.

ESTADO DE LA TECNICA 

En la actualidad existen algunos dispositivos captadores de agua derivados de  Oscillating Water Column OWC o Columna de Agua Oscilante donde: el agua de mar ingresa a una cámara que contiene aire y en un extremo abierto una turbina del tipo Wells que se acciona cuando el aire es desplazado  por el ingreso y salida del agua.

Sin embargo estos dispositivos:

a) Requieren combinar un flotador y un complicado sistema de aparejos de anclaje para mantenerse en la línea de flotación debido a las variaciones del nivel del mar por mareas y olas.

b) Requieren estar específicamente orientados hacia las olas. 

c) No son eficientes cuando las olas son de menor altura.

DESCRIPCION DE LA INVENCION 

Como solución a los problemas antes mencionados se desarrolló el presente invento que consta de un  Contenedor en forma de manga telescópica retráctil  y flexible que pende de un soporte mediante un  elemento de sujeción y su extremo inferior se apoya sobre la superficie del mar mediante un flotador  de modo tal que cualquier oscilación (marea, ola, viento)  produce un aumento o disminución de la altura del Contenedor con el consecuente desplazamiento de la  masa de aire contenida hacia una abertura de pequeño diámetro ubicada en la parte superior y conectada a un  tubo que alberga una turbina del tipo Wells por donde  circula el aire y acciona un generador eléctrico.

Ello supone una mejora en el estado de la técnica ya  que:

a) El dispositivo sólo requiere de un soporte fijo 

b) No requiere estar orientado específicamente y no capta agua.

c) Es eficiente con todo tipo de olas.

d) No sufre los embates de las olas porqué no se opone.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra una vista lateral del dispositivo instalado sobre la superficie del agua flotando y sujeto a un poste fijo al suelo.

MODO DE REALIZAR LA INVENCION

Según lo mencionado anteriormente el presente invento está constituido por:

1.- Flotador.

2.- Contenedor telescópico retráctil y flexible.

3.- Turbina del tipo Wells.

4.- Generador eléctrico conectado a la turbina.

5.- Tubo que alberga a la turbina y que está conectado a una abertura en la parte superior del contenedor.

6.- Soporte fijo al suelo.

7.-  Elemento de sujeción que sujeta el contenedor.

Como puede verse: el contenedor en forma de manga telescópica retráctil y flexible (2) flota porque por el extremo inferior está acoplado a un flotador (1) y por el extremo superior pende libremente del elemento de sujeción (7)  y cuando se produce un aumento o disminución de su altura el aire entrará o saldrá por el tubo (5) que puede o no estar fijo al soporte fijo al suelo (6) de modo tal que el flujo de aire acciona la turbina del tipo Wells (3) que como está conectada al generador eléctrico (4) produce electricidad y esto sucederá toda vez que se produzca una oscilación en la superficie del agua.

REIVINDICACIONES

1. Un Convertidor de energía de las olas retráctil del tipo que comprende los dispositivos undimotrices con al menos un flotador y sujetos a un soporte fijo al suelo  caracterizado porqué está conformado por un elemento de sujeción (7) acoplado en un punto al soporte fijo al suelo (6); un Contenedor en forma de manga telescópica retráctil y flexible (2) con al menos una abertura en su parte superior que pende del elemento de sujeción (7) por su extremo superior; un flotador (1) sobre el cual se acopla el extremo inferior del Contenedor (2); un tubo (5) conectado a la abertura en la parte superior del Contenedor (2); un generador eléctrico (4) dentro del tubo (5) y fijo a éste; una turbina del tipo Wells (3) conectada al generador eléctrico (4).

RESUMEN

La presente Invención comprende un Convertidor de energía de las olas del  tipo de los dispositivos undimotrices flotantes y sujetos a un soporte fijo en el suelo caracterizado por un Contenedor en forma de manga telescópica retráctil y flexible con  por lo menos una abertura en su parte superior que pende mediante un elemento de sujeción de un soporte fijo al suelo y que es accionado por cualquier oscilación producida en la superficie del agua donde su extremo inferior se acopla sobre un flotador  lo que produce una variación en su altura y el consiguiente desplazamiento del aire de o hacia un tubo conectado a la abertura en su extremo superior que alberga una turbina del tipo Wells conectada a un generador eléctrico produciendo electricidad lo que no requiere de captación de agua porqué acciona sobre la superficie sin requerir de una orientación específica ni de altura pre determinada de olas.

Lima, 18 de diciembre de 2016
Jorge Egusquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com

OWC HORIZONTAL - COLUMNA DE AGUA OSCILANTE HORIZONTAL

El sitema mas usado actualmente para obtener energía de las olas se denomina OWC o columna de agua oscilante. Para propósitos prácticos he denominado a este sitema de producción de energía basado en el movimiento de las olas como: OWC HORIZONTAL o COLUMNA DE AGUA OSCILANTE HORIZONTAL. El sistema OWC consiste en obtener energía de las olas mediante el desplazamiento de un volumen de aire por un volumen de agua, el aire así desplazado es conducido hacia una turbina WELLS que gira cuando este pasa por ella, cuando el volumen de agua se retira se genera un vacío que inmediatamente es llenado por aire, de este modo la turbina actúa dos veces, una cuando el aire sale y dos cuando el aire reingresa.

Sin embargo las construcciones, que pueden ser grandes cámaras semejantes a grutas naturales, estructuras situadas en el borde costero, o tubos por donde ingresa el volumen de agua, tienden a ser destruidas porque la fuerza del mar es variable y constante, de modo tal que en un plazo todas estas construcciones serán destruidas y si la construcción fuera lo bastante fuerte como para resistir todas las pruebas su costo será también enorme.

Las olas del mar tienen un movimiento ondulatorio como se muestra en el video y producen una oscilación sobre las embarcaciones. Cuando las olas son de baja intensidad este movimiento hace cabecear al bote. No importa cual sea la intensidad de las olas siempre se producirá un movimiento oscilatorio en el bote.

Para superar todos estos inconvenientes se requiere de un artificio, que no se oponga a la fuerza de las olas y que por el contrario se rinda a ellas. Esa estructura existe y se denomina bote, por lo tanto para diseñar el artificio se requiere de los siguientes elementos:

1.- Principio OWC o principio de la columna de agua oscilante

2.- Un tubo contenedor de agua

3.- Dos turbinas WELLS

4.- Un bote o una superficie sobre el mar que oscile por el movimiento de las olas

Como puede verse en el video, si tenemos un tubo que contiene agua en su interior, el volumen de agua toma su nivel, cuando un extremo del tubo tiende hacia arriba, el volumen de agua toma su nivel en la dirección contraria, esto produce un desplazamiento del volumen de agua hacia uno de los extremos del tubo e inversamente se aleja del otro extremo. Como consecuencia de este movimiento el volumen de agua al desplazarse dentro del tubo que lo contiene, también desplaza un volumen de aire hacia uno de los extremos del tubo y a la vez succiona una cantidad similar por el otro extremo. Este desplazamiento de un volumen de aire es el que moverá la turbina y generará energía y a la vez la succión de aire por el otro extremo produce el mismo efecto de generación de energía en la otra turbina.

Como a continuación se ve, el mismo tubo pero ahorcado en el centro o reducido su diámetro en el centro no impide que el volumen de agua se desplaze de un lado a otro, lo que significa que no se requiere de un tubo de gran diametro en toda su extensión. Debe tenerse en cuenta que el volumen de aire que se desplaza está en función del diámetro del tubo, lo que significa que a mayor diámetro del tubo, mayor es también el volumen de aire que se desplaza. A efectos de optimizar el rendimiento, el tubo luego de haber aumentado de diámetro puede reducirse nuevamente (VENTURI) para aumentar la velocidad del aire en la salida y de este modo producir un incremento de las revoluciones en la turbina, lo que siempre es deseable.

El dibujo del bote y el aparejo encima de él, es simplemente ilustrativo, el aparejo o artefacto o tubo puede formar parte del bote y puede usarse una combinación de tubos y contenedores no necesariamente cilíndricos, el objetivo fundamental es permitir que el volumen de agua contenido se desplaze libremente dentro del contenedor. No existen limitaciones de peso, pues los botes han sido diseñados para soportar cargas enormes, tampoco existen limitaciones en cuanto a la cantidad de tubos o aparejos que puedan instalarse. Existen en todos los puertos embarcaciones en desuso que pueden ser usadas inmediatamente para estos efectos. La electricidad producida en las trubinas puede ser conducida hacia la costa mediante cables. Se requiere sólo que el bote esté anclado y cuya proa este orientada hacia las olas, con el objeto de obtener la máxima eficiencia del sistema. Cada vez que el bote es elevado por las olas se produce una oscilación que obliga al volumen de agua a desplazarse.

Cuantificación de la energía. Elevar un peso de 100 kg cincuenta centimetros una vez por segundo durante un día equivale a 11.76 kwh, elevarlo entonces solo 10 centímetros equivale entonces a la quinta parte o 2.35 kwh. Por lo tanto una tonelada que se eleva 10 centimetros por segundo produce 23,5 kwh diariamente, pero como ese no será el caso pues las olas se suceden cada quince segundos, entonces produciremos solo 1.57 kwh por turbina, lo que nos da 3.14 kwh por tonelada cada 10 centimetros de oscilación. Este es el rendimiento mínimo posible. Ahora bien consideremos 1000 toneladas y cincuenta centímetros, esto significa 5000 (1000 veces mas peso x cinco veces mas altura) veces más y ya estamos hablando de energía comercial con una producción de 15,700 kwh diarios, suficiente para abstecer 3000 hogares. Este es el futuro.

Jorge Egúsquiza loayza

Lima-Perú

jorge-egusquiza@hotmail.com

Lima 15 de julio de 2012