ITER PACÍFICO

El nuevo sistema que se observa en la figura que adjunto, se trata de un conjunto de tres vasijas (solo dibujo una, pero serian  las tres exactamente iguales) y que por razones de seguridad y debido a las altas presiones de trabajo, irían bajo el suelo, subterráneas, así sería también posible realizar un fuerte armazón de hormigón que permita paredes metálicas en su interior de espesor moderado.
El funcionamiento del sistema es muy sencillo. Se trata de comprimir y expansionar un gas. Se expansiona isotérmicamente, y se comprime manteniendo el volumen constante e introduciendo masa o moles del gas de trabajo ( en este caso será Nitrógeno), empujados por varios compresores (uno solo sería demasiado voluminoso). Antes de introducir el gas comprimido el gas que ocupa la vasija es desplazado a presión constante ( presión mínima 200 bar) expulsando el número de moles suficiente para mantener la presión mínima constante en todo el recorrido del pistón. El trabajo realizado por los compresores es menor que el realizado en la expansión. "El trabajo en un ciclo cerrado depende solo del camino recorrido".
Funcionamiento:
Empezaremos por la vasija (1) que estará en posición de espera (carga Nitrógeno comprimido). Pistón punto alto bloqueado. Mínimo volumen vasija (1000 m3) Presión: 200 bar. Número de moles:
8122157 moles. Se han expulsado 4840805 moles. Ahora recibe 4840805 moles de Nitrógeno a una presión media de 275 bar, y presión final de 350 bar. Se desbloquea el pistón y se expansiona el gas isotérmicamente. La carga térmica la recibe del condensador de CO2 y el Nitrógeno es batido en el interior de la vasija con el objetivo de que todas las moléculas, o el mayor número posible, reciban de forma igualitaria la energía térmica.
La vasija (2) ha expulsado el Nitrógeno que ha recibido la vasija (1) . La vasija (3) esta en punto muerto inferior y se dispone a cargar la vasija (2). Ahora la vasija (3) recibirá lo expulsado por la vasija (1) cuyo pistón inicia el ascenso.
Yo mismo me hago un lio, pero creo que se entiende lo que pretendo dar a conocer. Como es lógico se pueden montar un número indeterminado de vasijas todas ellas trabajando conjuntamente. Incluso se pueden conectar mecánicamente por transmisión, mediante cremallera, y piñones libres para efectuar las inversiones de marcha y bloqueos de eje.
Este sistema sería muy conveniente en una central hidroeléctrica de bombeo, incluso no sería necesario el bombeo a balsas elevadas, descargando en galería presurizada de poco volumen y manteniendo la presión mínima por medio de un gas (Aire), es posible recircular el agua de las turbinas. La energía térmica la aporta el agua del rio.
No hay que olvidar las desaladoras, aquí tendríamos agua potable y energía eléctrica. Energía a precio cero. ¿Es mucho pedir?

Aquí tenemos el sistema ITER PACÍFICO, acoplado a un equipo de ósmosis inversa en una hipotética desaladora. También es posible acoplar el ITER PACÍFICO a una central hidroeléctrica de bombeo. Al trabajar el ITER por medio de pistón alternativo, el flujo bombeado sufrirá oscilaciones de presión que han de ser amortiguadas descargando previamente en cámara presurizada con un gas (Aire). En una central hidroeléctrica éstas oscilaciones no tendrían importancia, ya que se vierte el flujo (agua) al propio embalse de la central, manteniendo constante el nivel del mismo. Se recircula el agua descargada por las turbinas hidráulicas y estas son las que convierten en energía eléctrica el trabajo generado por la expansión del gas contenido en el ITER PACÍFICO.

Al no ser necesario la entrada de agua del rio, de algún modo debe de haber aporte de energía térmica, de otro modo el agua del embalse puede llegar a congelarse, y para obtenerla del aire, serían necesarios intercambiadores de calor muy voluminosos, por lo tanto deberá entrar agua del rio y enfriarla unos 5ºC ( evaporadores CO2) . También sería posible llevarla a congelación y extraer el calor latente de fusión. Parece ciencia ficción, pero no lo es.

Con este sistema; ITER PACÍFICO + Central Hidroeléctrica, problema de la energía y agua potable resuelto. AMÉN.

Motor ecológico y Variador Continuo

Motor Ecológico 2019

En primer lugar: ¡¡Feliz Año 2019!!
Un nuevo año y nuevas ideas, hay que entrenar continuamente para que el cerebro entre lo más tarde posible en el declive final.
Aquí presento un dibujo que representa lo que puede ser el motor definitivo, tanto para el automóvil, como para generar energía eléctrica en cualquier lugar del planeta a cualquier temperatura, a todas horas, y todos los días del año.
Descripción de los dibujos:
1-2 : Cilindros motores isotérmicos (generan el pozo frío a 90 Kº)
3-4 : Cilindros compresores ( recargan los cilindros motores para aumentar la presión)
A-1 -A-2 : Condensadores ( condensan el vapor de Nitrógeno )
B-1-B-2 :  Turbos ventiladores para agitar flujo motor y recircular a través del condensador)
C-1-C-2 : Vasos acumuladores Nitrógeno condensado
D1-D-2 : Bombas elevadoras de presión Nitrógeno líquido
 E- : Intercambiador de calor (energía térmica recirculante) ( Trabajo compresores)
 F-.: Acumulador de He4 a alta presión ( 182 atm)
G-: Intercambiador de calor  (energía externa )
Las incógnitas que pueden observarse en el dibujo hacen referencia a la posibilidad de intercalar en la corriente de He4 a alta presión microturbinas para poder evacuar el excedente de energía térmica que se genera en la parte baja del sistema (100-150 Kº) convirtiendo esta energía en trabajo, de esta forma no es necesario evacuarla, salir a temperatura externa requiere mucho trabajo.
Elevar la presión hasta las 184 atm, es con el objetivo de realizar expansión brusca a la entrada del cilindro motor, y hacerlo mediante boquilla de Laval, tratando de realizar más rápidamente el aumento de presión y lograr un enfriamiento adiabático si es posible. La verdad es que lo que puede pasar con ese flujo se escapa a mis conocimientos. Para aumentar la presión desde las 76 atm, hasta las 122 atm, que es la presión de trabajo según diseño principal, solo sería necesario introducir 300 moles de He4 que sumados a los 500 moles que están dentro de los cilindros 1-2 suman los 800 moles necesarios para alcanzar la presión inicial de 122 atm.
En todo caso si es necesaria la evacuación de energía térmica, se puede recurrir  a la instalación de otro sistema acoplado en serie, recibiendo este la energía térmica sobrante. No entraría a este motor, energía externa. Recibe la aportada por el motor principal que se convierte en trabajo en su cilindro motor, y evacuará la que le corresponde según número de moles, estableciendo de este modo la siguiente relación : Evacuando el 30 % de la energía "primaria" se reduce en el siguiente módulo en número de moles He4 , siendo así que: 0,7 x 800 =560 moles para el motor térmico y 210 moles para el compresor, de este modo se baja considerablemente la energía expulsada. Lo único que es necesario hacer en convertir energía térmica en trabajo y extraerla de este modo.
Más adelante seguiré con más detalles. Gracias

El funcionamiento del motor es muy sencillo, deberá llevar más elementos que los que se representan en el dibujo, pero trato de evitar complicar excesivamente el dibujo.
Empezando por el cilindro (1) que ha recibido 300 moles de He4 a una presión de 184 atm y eleva su presión desde  76 atm, hasta las 122 atm (se espera que la inyección de los 300 moles con su energía cinética al expansionarse dentro del cilindro, favorezca la dispersión molecular y ligera bajada de la temperatura final (90 Kº) ). Posteriormente y estando en marcha el turbo (B-1) los 800 moles contenidos en el cilindro se expansionan isotérmicamente y el trabajo realizado se utiliza para comprimir los 300 moles del cilindro (3) que son enviados al acumulador (F). Aquí es donde es necesario incorporar un elemento acumulador de fuerza, magnético o mecánico, para poder aprovechar convenientemente el empuje provocado por la expansión isotérmica, teniendo en cuenta que el efecto de la contrapresión es desfavorable ( La presión de empuje disminuye el (1) y aumenta en (3), aunque el trabajo realizado es del mismo valor.
Durante la expansión isotérmica se han condensado en ( A-1) 1,68 Kg de Nitrógeno a una presión de 5 atm. Se realizan 300 ciclos/hora y cada uno de los dos cilindros motores condensan 504 Kg/h.
El Nitrógeno condensado es bombeado a presión de 200 atm cuando se dispone de energía de los alrededores por encima de los 250 Kº y presión de 120 atm cuando la temperatura externa esté por debajo de los 200 Kº ( Antártida, y algunos lugares de Siberia). Lógicamente la potencia obtenida en la turbina motora de salida será proporcional a la temperatura de trabajo.
Como se observa en el dibujo el Nitrógeno condensado pasa por un intercambiador de calor a contracorriente donde recibe energía térmica cedida por los 300 moles de He4 comprimidos en los cilindros (3-4). La máquina criogénica estará completamente aislada del exterior, solo el intercambiador de calor (G) y la turbina motora estarán fuera del conjunto criogénico, aunque es necesario aislar estos componentes para evitar entradas de energía térmica por caminos que no sea el intercambiador de calor (G)
Llegados a este punto queda algo muy importante por aclarar. Es posible que la energía térmica de la compresión en los cilindros (3-4) que se cede al Nitrógeno líquido en el intercambiador (E) sea excesiva para cederla entre las temperaturas 100-150 Kº, y entonces será preciso contar con cilindro de apoyo, igual que los que se ven en los dibujos, y será este cilindro el que reciba la energía térmica de compresión en lugar de condensar Nitrógeno. El cilindro motor trabajará con 400 moles He4 para expansión isotérmica y 150 moles de He4 para la compresión y entrega térmica al Nitrógeno líquido.
De este modo queda solucionado el problema.Y aquí tenemos el motor del futuro, no solo para vehículos, sino también, para cualquier otra función donde se requiera Fuerza y Trabajo. 

SUPERANDO AL "TOKAMAK"
 (Modestia Aparte)

Pasado un tiempo sin ánimo de integrarme al blog, vuelvo de nuevo a escarbar en  las incógnitas, y andar por caminos sin huellas. Nada viene detrás, nada va delante, así es como mejor se camina.
Creo que debo de explicar un poco de lo más elemental del funcionamiento del sistema cuyo dibujo se expone en esta entrada:
El cilindro-pistón (1) contiene 1600 moles de Argón ( 64 Kg). Estando el pistón en la posición de volumen mínimo ( 1 m3 útil de gas) (sin tener en cuenta el espacio del intercambiador de calor ni el  de la hélice que genera circulación forzada a través del intercambiador de calor), la presión es de 40 atm y temperatura de 300 K. Desde esta posición el pistón se desplaza realizando la expansión del gas hasta una presión de 25 atm. y recorre un espacio de 0,6 mtr. El trabajo de contrapresión se entrega a un sistema de rebote que acumule este trabajo para devolverlo al pistón en su regreso a la posición inicial.
Para que el pistón vuelva a su posición inicial sin tener que comprimir todo el gas presente en el cilindro, 600 moles del mismo son expulsados a la presión mínima (25 atm) y enviados a un sistema criogénico para ser condensados y de este modo poder bombear un líquido en lugar de comprimir un gas. El trabajo es mucho menor, se bombea hasta la presión máxima de trabajo (40 atm) se pasa a vapor y mediante intercambiador a contracorriente es conducido hasta el cilindro (1) que esta a la presión mínima ( 25 atm- 1000 moles). Ahora se inyectan los 600 moles que han pasado por el sistema criogénico y elevamos la presión hasta 40 atm. y reanudar el ciclo.
Existe el inconveniente de que en el sistema criogénico hay que aplicarle  trabajo al compresor de Metano y este trabajo aparecerá en forma de calor en la vaporización del Argón. Es una carga térmica indeseable ya que estamos a una temperatura de 145 K y para enviarla a los alrededores se necesitará mucho trabajo. Para evitarlo esta el cilindro-pistón (2) que convertirá esta energía en trabajo condensando 200 moles de Argón. ( 8 Kg) . Todo lo descrito se refiere a un solo ciclo de 10 sg
de duración, por lo tanto se realizan 360 ciclos /hora

Change storage battery by magnetic storage

Generador de flujo axial y automóvil eléctrico

Creo que sería interesante disponer de un generador eléctrico para instalar en vehículos y mantener  constantemente cargado el acumulador o batería.
El dispositivo que se muestra en el dibujo es el clásico para este blog, con el sistema de cilindros y pistones ya tantas veces mostrado y que últimamente, estoy tratando de demostrarme a mi mismo, que no estoy equivocado en cuanto al trabajo útil que puede desarrollar el artilugio, con el ejemplo del empuje hidrostático de mi anterior entrada: ¡¡EUREKA!!.
Entrando solo en la parte del sistema eléctrico e hidráulico veremos que se trata de montar un generador eléctrico de flujo axial, que por ocupar poco espacio y no necesitar muchas revoluciones, sería idóneo para instalar en un vehículo.
El motor compuesto por los dos cilindros  puede funcionar con energía a bajas temperaturas, y por lo tanto nunca le faltará energía en este planeta, tienen el inconveniente de su lentitud, es necesario llevar a cabo las expansiones, compresiones e intercambio de energía, de forma lenta, para evitar en la medida de lo posible las irreversibilidades.
Los pistones del cilindro motor (A-1, B-1) cuando finalizan su carrera, quedan frenados para que se realice la carga del gas que introducirán los cilindros, ( A-2, B-2) al cilindro correspondiente, el otro  abrá finalizado su expansión e iniciará el camino de retroceso expulsando a presión constante una parte del gas contenido en el cilindro, y así permitir el retroceso sin elevar la presión, por otra parte si esto no ocurriera de este modo, habría que realizar un trabajo igual al obtenido en la expansión, y entonces todo esto no tendría sentido.
Se estima un tiempo de parada máquina de unos 10 segundos. El generador ha sido desembragado siguiendo embalamiento hasta que las fuerzas de inducción lo frenen. Tiene que detenerse por completo e iniciar el giro en sentido contrario cuando el motor quede liberado del freno. Realizará 240 giros/hora en un sentido y 240 giros/hora en el otro.
La potencia de la máquina dependerá del volumen de los cilindros y de la cantidad de moles del fluido de trabajo.
Se estima que un 60% del trabajo obtenido ha de emplearse en los equipos auxiliares y en la compresión del gas liberado al retroceder los pistones. En números redondos para obtener 25 kWh de energía útil, se necesitarán 30 kWh por cilindro motor.
También es necesario comentar que será necesario utilizar acumulador o batería, pero no se necesita mucha potencia, solo lo necesario y un poco más para disponer de energía eléctrica en los tiempos muertos (10 segundos), arranque de máquina, y componentes eléctricos. Por supuesto el vehículo llevara montado un motor eléctrico, no sería posible realizar variaciones más o menos bruscas de velocidad en acople directo con los motores térmicos.
Me he olvidado comentar que el motor de la bomba de aceite en el sistema hidráulico llevaría motor de corriente continua para regular potencia, o en alterna con variador de frecuencia. Es preciso ajustar la presión del aceite a las necesidades de empuje en el actuador y realizar la operación con el mínimo trabajo posible.

Arquímedes y ¡¡EUREKA!!

En todas mis entradas donde dibujo el motor isotérmico, compuesto por cilindro, pistón, intercambiador de calor y ventilador para circulación forzada, permitiendo este último un intercambio de calor más rápido y homogéneo, quizás  haga falta explicar un poco mejor como funciona la máquina. 
En el motor térmico donde se requiere elevar la presión para que el gas contenido en la máquina pueda realizar trabajo, en lugar de comprimirlo reduciendo volumen, se introduce masa o moles del mismo gas  permaneciendo el volumen constante. Lógicamente hay que aportar trabajo para introducirlo a medida que aumenta la presión. Y aquí está la cuestión: ¿El trabajo para introducir el gas, es mas elevado que el obtenido en la expansión de todo el gas contenido en el cilindro?
La respuesta la tiene Arquímedes y parece que según sus investigaciones, el trabajo para introducir una determinada cantidad de masa en el cilindro, es bastante menor que el que se obtiene en la expansión isotérmica. Si esto es así, sería posible trabajar a cualquier temperatura, ya que el sistema lo realiza isotérmicamente. Si no hay pozo frío donde ya tocaríamos fondo a temperatura ambiente , sería posible realizar la operación a temperaturas criogénicas, y operar con gases que se condensan a estas temperaturas: CO2, Metano, Propano, Etileno, Nitrógeno,etc.