ES2234391B1 - Balancin hidraulico para generar electricidad. - Google Patents

Abstract

Balancín hidráulico para generar electricidad. Aprovecha la energía del agua procedente de arroyos con pequeños desniveles, llenando alternadamente dos depósitos (4) situados en los extremos de un balancín de eje horizontal (3). Los brazos (1, 2) del balancín son canales que desembocan en el respectivo depósito (4) y están separados entre sí por una placa vertical divisoria (7). El canal de alimentación (6) descarga sobre la vertical del eje de articulación (3) y de la placa vertical divisoria (7), y al inclinarse el balancín se llena uno de los depósitos (4) mientras que el otro (4) se descarga por una válvula regulable (5). Debajo de cada brazo (1, 2) del balancín se encuentra un cilindro hidráulico (8) vinculado a él, de forma que en el balanceo se produce una embolada de aceite que se envía a un acumulador (12) con un colchón neumático (18). El circuito de presión acciona el motor hidráulico (14) de un generador eléctrico (15).

Description

Balancín hidráulico para generar electricidad.

Objeto de la invención

La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un balancín hidráulico para generar electricidad, el cual ha sido ideado con la finalidad de aprovechar la energía que tienen los arroyos en los que en pequeñas distancias hay desniveles del orden de 2 a 10 metros. El agua procedente del arroyo es canalizada hasta conseguir una diferencia de cotas entre estos valores mencionados, según la pendiente del arroyo.

Es un objeto de la invención el conseguir energía eléctrica partiendo de la originada por el giro de un balancín por el peso del agua en puntos distantes del eje de giro.

Antecedentes de la invención

Desde tiempos inmemoriales se conocen dispositivos hidráulicos del tipo "noria" que se utilizan para elevar o sacar agua de pozos.

También son conocidas ruedas de paletas que son movidas por la corriente de los ríos para obtener energía o movimiento de rotación en un eje que impulsa otros elementos móviles para una aplicación determinada, tal como los molinos de aceite o de trigo, dispuestos a la orilla de los ríos de cauce rápido.

En una aplicación industrial más avanzada, se aprovecha la energía de grandes saltos de agua para mover las turbinas de las centrales eléctricas de este tipo.

En algunos casos se aprovechan pequeños saltos de agua para llenar desde arriba los cangilones de una noria, obteniendo así, por acción gravitatoria, el giro continuado en el eje de giro de la rueda portadora de los cangilones.

Descripción de la invención

En líneas generales, el balancín hidráulico para generar electricidad, objeto de la presente invención, está constituido por una estructura oscilante alrededor de un eje horizontal, existiendo en los extremos del balancín sendos depósitos que son llenados alternadamente por el agua del arroyo, existiendo válvulas de desagüe, de apertura regulable, en el fondo de dichos depósitos para conseguir que mientras uno de los depósitos se llena, el otro se vacíe, produciéndose acto seguido el cambio de posición del balancín, consiguiendo así un movimiento alternativo continuado.

Debido al peso del agua que llena uno u otro depósito, y teniendo en cuenta además que ambos depósitos se encuentran a los extremos del balancín y que éste tiene una determinada longitud para producir un par elevado, esta fuerza vertical debida a la gravedad, es la que se utiliza para accionar unos cilindros hidráulicos de aceite que se han instalado en la parte baja del balancín y que son actuados por el movimiento intermitente de los mismos, teniendo el vástago de dichos cilindros el punto de aplicación próximo al eje de giro del balancín, para conseguir así que el brazo de resistencia sea pequeño en proporción con el de potencia. Ambos cilindros hidráulicos ocupan una posición semejante respecto al plano vertical pasante por el eje de giro del balancín o fulcro del dispositivo de balanceo.

El agua procedente del arroyo se canaliza para que vierta en un punto situado superiormente al balancín y en un plano vertical pasante por el mismo, convirtiéndose los propios brazos en canales que conducen el agua hacia el respectivo depósito, dependiendo de la posición angular que adquiera el balancín, en uno u otro sentido y debido a que existe una placa vertical divisoria que incomunica entre sí estas canalizaciones de agua sobre los brazos. De esta forma, si el depósito de la izquierda se ha llenado, se produce el balanceo y el agua del canal de entrada está vertiendo en el canal de la derecha para llenar el depósito de este lado. El balanceo se produce a consecuencia de la existencia de un desagüe regulable ubicado en el fondo del depósito opuesto.

En cada balanceo del dispositivo se produce una embolada de aceite que se envía a un acumulador en el interior del cual están dispuestos unos balones esféricos rellenos de aire u otro gas para crear un colchón neumático en el interior del acumulador. Este aire o gas se comprime al ir recibiendo las emboladas de aceite que envían los cilindros hidráulicos.

Los cilindros hidráulicos disponen de dos válvulas de retención: una en el circuito de presión y otra en el de retorno o aspiración. Estas válvulas permiten la entrada de aceite cuando el vástago del cilindro está subiendo, estando en esta fase la válvula de admisión abierta y la válvula del circuito de presión cerrada. Cuando el vástago desciende se cierra el circuito de aspiración y se abre el circuito de presión pasando el aceite al acumulador.

El volumen del acumulador será el necesario para que las emboladas, que son discontinuas, no produzcan oscilaciones de presión en el acumulador. Una vez que se ha conseguido la presión de régimen en el acumulador, se abre el circuito de presión que acciona un motor hidráulico y este motor hidráulico hace girar el generador de corriente eléctrica produciendo energía eléctrica que se envía a la red.

Para resolver las diferencias de volumen de aceite que se pueden producir al comprimirse el aire o gas de los balones en el acumulador, existe el correspondiente depósito comunicado con la atmósfera, que alimenta los cilindros hidráulicos y recibe el aceite una vez que ha pasado por el motor hidráulico.

El bajo costo de toda la instalación permite que sea rentable la venta de la energía eléctrica producida en arroyos cuyos caudales de aportación están entre los 200 y 2000 l/seg.

Con este sistema se obtiene energía limpia ya que no es contaminante y además el impacto medioambiental es mínimo ya que se puede canalizar el agua a través de tuberías que se instalarán en los lechos de los arroyos, enterradas para no modificar el entorno medioambiental del arroyo.

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Breve descripción de los dibujos

Figura 1. - Es una vista esquemática en alzado longitudinal del balancín hidráulico para generar electricidad, acorde con la invención.

Figura 2. - Es una vista en planta de lo mostrado en la figura 1.

Figura 3. - Es una vista en alzado longitudinal, del mismo balancín hidráulico de la figura 1 formando parte de la instalación generadora de electricidad.

Descripción de la forma de realización preferida

Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo el balancín hidráulico para generar electricidad, que la invención propone, está constituido por la estructura rígida de brazos (1) y (2) que puede oscilar alrededor del eje horizontal (3), estando ubicados a los extremos de los brazos (1) y (2), los respectivos depósitos (4), los cuales están provistos de válvulas regulables de descarga del agua procedente del canal de alimentación (6) que llenará estos depósitos (4) de forma alternada.

Los brazos (1) y (2) del balancín se convierten en canales para que el agua procedente del canal de alimentación (6) llegue a los respectivos depósitos (4), estando incomunicados entre sí ambos canales debido a la existencia de la placa vertical divisoria (7). Cuando el balancín hidráulico se encuentra en posición horizontal, la placa divisoria (7) se dispone verticalmente encima del eje horizontal de giro (3) y también queda situada centralmente debajo de la boca de salida del agua del canal de alimentación (6).

Con esta disposición, cuando el balancín se encuentra, por ejemplo, en la posición mostrada con línea continua en la figura 1, es decir, con el depósito (4) del brazo (1) lleno de agua y en la posición más baja, la placa divisoria (7) se encuentra girada hacia la izquierda y por tanto el agua procedente del canal de alimentación (6) se recibe en el depósito (4) de la derecha para que éste se llene, estando la válvula de regulación (5) de este depósito, cerrada. Mientras el depósito de la derecha se está llenando, el depósito (4) de la izquierda se está vaciando ya que previamente se ha procedido a la apertura de la válvula de regulación (5) para que se produzca la descarga controlada en este depósito (4) de la izquierda.

Cuando el balancín hidráulico cambia de posición debido al peso del agua contenida en el depósito que está lleno, esta energía se utiliza para accionar el cilindro hidráulico (8) instalado en uno y otro brazo del balancín, siendo así actuados alternadamente en cada balanceo.

En la figura 2 se ha referenciado con el número (9) el canal de desagüe en el que se vierte el contenido de los depósitos (4) por sus respectivas válvulas de regulación (5), estando dicho canal (9) dispuesto bajo ellas. La referencia (10) designa el aliviadero del canal de alimentación para conducir el sobrante del agua que se dirige hacia la boca de descarga (11).

En la figura 3 se observa el balancín hidráulico y sus elementos afines (cilindros hidráulicos (8)), formando parte de una instalación donde se encuentra el acumulador de aceite (12) que recibe aceite por el circuito de presión (13) de las emboladas de los cilindros hidráulicos (8) durante el balanceo, alcanzándose una presión de régimen para accionar el motor hidráulico (14) que proporciona el giro del generador de corriente eléctrica (15) para enviar a la red.

La referencia (16) designa un depósito de aceite en comunicación con la atmósfera para compensar las variaciones de volumen de aceite producidas al comprimirse el aire en el acumulador (12) y en el que se recibe también el aceite hidráulico de retorno del motor hidráulico (14). El circuito de retorno está referenciado con el número (17) y alimenta sin presión a los cilindros hidráulicos (8), en su carrera de admisión al extenderse su vástago a consecuencia del balanceo.

La embolada de aceite a presión, producida por el cilindro (8) que se retrae a consecuencia del par de potencia que ejerce el peso del agua contenida en el depósito (4) que se encuentra arriba, determina que, cuando desciende se ejerza una elevada fuerza para retraer el vástago del respectivo cilindro (8), debido a que se encuentra anclado con un brazo de resistencia corto.

El acumulador (12) incluye un colchón neumático materializado por una pluralidad de balones esféricos (18) llenos de aire u otro gas, que se comprimen cada vez que se produce una embolada de los cilindros hidráulicos (8). La referencia (19) designa una chapa perforada que se encuentra en la base del recipiente que materializa el acumulador (12) para impedir que los balones (18) interfieran en las líneas de presión y retorno del circuito hidráulico. Naturalmente que los cilindros hidráulicos (8) disponen de dos válvulas de retención, una en el circuito de presión (13) y otra en el circuito de retorno o aspiración (17), gracias a las que se consigue la entrada de aceite en el cilindro hidráulico (8) cuando su vástago está subiendo, en la fase de admisión, manteniéndose abierta esta válvula en tanto que la del circuito de presión se encuentra cerrada. Cuando el vástago desciende se cierra la válvula de admisión y se abre la del circuito de presión para dar paso al aceite al acumulador (12).

Claims (4)

1. Balancín hidráulico para generar electricidad, ideado con la finalidad de aprovechar la energía de los arroyos con pequeños desniveles, caracterizado porque está constituido por una estructura oscilante alrededor de un eje horizontal (3), con sendos depósitos (4) a sus extremos, a los que llega el agua canalizada procedente del arroyo aguas arriba, vertiendo ésta en un punto superior del plano vertical pasante por el eje (3) del balancín, habiéndose previsto que este agua se dirija a uno u otro depósito (4) al convertirse los brazos del balancín en respectivos canales que están incomunicados entre sí por una placa vertical divisoria (7), coincidente con el plano vertical citado, dependiendo de la inclinación del balancín en uno u otro sentido al existir en la base de los depósitos (4), sendas válvulas de descarga (5) de apertura y cierre regulable y controlable.

2. Balancín hidráulico para generar electricidad, según reivindicación 1, caracterizado porque el giro del balancín se aprovecha para retraer el vástago de un cilindro hidráulico (8) vinculado al respectivo brazo (1, 2) del balancín y próximo al punto de apoyo del mismo, perteneciendo estos cilindros (8) a un circuito hidráulico en el que interviene un acumulador de aceite a presión (12), un motor hidráulico (14) de accionamiento de un generador de electricidad (15), y un depósito de aceite (16) para compensar las variaciones de volumen y recibir el aceite de retorno del motor hidráulico (14); existiendo las correspondientes válvulas unidireccionales para mantener los circuitos de presión y retorno por la actuación alternativa de los cilindros hidráulicos (8).

3. Balancín hidráulico para generar electricidad, según reivindicación 2, caracterizado porque el acumulador de aceite a presión (12) está determinado por un recipiente cilíndrico de eje vertical, en cuyo interior se encuentra dispuesta una serie de balones esféricos (18) llenos de aire u otro gas, con funciones de colchón neumático que se comprime al ir recibiendo las emboladas de aceite que envían intermitentemente los cilindros hidráulicos (8).

4. Balancín hidráulico para generar electricidad, según reivindicación 3, caracterizado porque el recipiente acumulador (12) tiene interiormente en proximidad a su base, una rejilla o chapa perforada (19) para separar la cámara superior ocupada por los balones (18) de aire o gas, de la inferior donde se encuentran las válvulas unidireccionales de entrada y salida del aceite.