Pompe e turbine con doppia alimentazione separata fino alla girante.
Descrizione dell’invenzione internazionale PCTIT20160000202 DATA 31/08/2016 (WO2017/042847)
ASTRATTO
La modifica da apportare alle pompe e alle turbine per farle ruotare con doppia alimentazione separata fino alla girante, consiste nell’estensione della sezione di ingresso e nella sua divisione in quattro parti, continuando tale divisione anche nella parte interna del corpo pompa, fino alla girante in rotazione, seguendone perfettamente il profilo; la rotazione della girante determina una depressione al centro della girante stessa che coincide con la sezione di ingresso dei quattro flussi separati, facilitando quindi l’ingresso dei flussi anche se alimentati con pressioni positive diverse, poiché corrono nella stessa direzione e si incontrano solo nella girante, alternandosi in successione nello stesso quarto del settore rotante della girante. Pertanto, sia per le pompe che per le turbine, se alimentiamo le due porte di ingresso con la stessa pressione, esse funzionano con le stesse prestazioni delle pompe e delle turbine esistenti. Se invece alimentiamo le porte di ingresso a pressioni diverse, la portata della pompa avrà la somma della portata e della pressione di ingresso massima; mentre l’output delle turbine abbiamo la somma della portata e dell’energia cinetica massima sfruttata, anche se la pressione maggiore viene immessa attraverso una delle due porte di alimentazione (principio di Pascal).
Le applicazioni illustrate in questa domanda di brevetto dovrebbero essere sufficienti a dissipare la nebbia che ha avvolto le pompe a doppia alimentazione con girante rotante, le quali, nonostante la loro semplicità, rappresentano un potente strumento per il risparmio idrico e la produzione di energia pulita. Possiamo facilmente immaginare che le applicazioni industriali siano infinite e rivoluzionarie, perché tutti i sistemi in cui circola acqua per qualsiasi motivo (riscaldamento, raffreddamento, distribuzione idrica, processi industriali), in circuiti aperti o chiusi, in versione fissa o mobile, se riprogettati, seguendo gli esempi mostrati, inserendo opportunamente la pompa a doppia alimentazione e le turbine, potrebbero consentire enormi risparmi idrici e diventare non solo autonomi dal punto di vista energetico, senza inquinare e senza consumare materie prime, ma potrebbero persino produrre energia per alimentare i servizi elettrici circostanti.
Tutti i veicoli possono viaggiare senza carburante, sfruttando la comprimibilità dell’aria e la non comprimibilità dell’acqua grazie alla tecnologia di controllo meccanico, elettrico ed elettronico sviluppata.
DESCRIZIONE
Il campo tecnico di questa invenzione è il risparmio idrico ed energetico e la produzione di energia sostenibile e pulita nel mondo.
Lo stato dell’arte nell’uso dell’acqua e dell’energia, la lotta all’inquinamento e la produzione di energia pulita a basso costo sono stati condizionati da un’errata interpretazione dei principi della fluidodinamica, che ha portato a enormi sprechi in tutti i settori delle attività umane. Di fatto, lo sviluppo industriale si è concentrato quasi esclusivamente sui combustibili fossili. Sebbene l’energia idroelettrica rappresenti circa il 17% dell’energia mondiale, la facilità di produzione di energia, con il salto idraulico, con le correnti dei fiumi e le onde oceaniche, non ha stimolato inventori e progettisti a studiare circuiti idraulici che sfruttassero al meglio l’incomprimibilità dell’acqua e la comprimibilità dell’aria, sia per risparmiare acqua potabile ed energia, sia per incrementare la produzione di energia idroelettrica. Di fatto, l’acqua che produce energia viene utilizzata in un modo, mentre il sollevamento dell’acqua per la difesa del territorio, per la distribuzione idrica in agricoltura, per uso civile e industriale, rappresenta il secondo maggiore consumo energetico del pianeta, subito dopo i trasporti. Questo consumo energetico, basato in larga parte sui combustibili fossili, costituisce di conseguenza una gravissima fonte di inquinamento globale.
Il sottoscritto, che ha studiato circuiti idraulici capaci di produrre energia anche da acque prive di salto idraulico o di energia cinetica naturale, è giunto alla conclusione che per risparmiare energia attraverso la gestione globale dell’acqua e al contempo produrre, nella maggior parte dei casi, sono necessarie pompe elettriche con doppia alimentazione separata alla girante, e in alcuni casi anche turbine con tali caratteristiche. La semplicità della modifica necessaria per trasformare le pompe e le turbine esistenti da alimentazione singola a doppia alimentazione separata non deve sminuire il valore inventivo di questa invenzione, perché se ancora oggi, dopo quasi due secoli di sviluppo industriale, non riusciamo a superare la forza di gravità per sollevare l’acqua e non riusciamo a produrre energia sostenibile dall’acqua, è proprio a causa dell’assenza di questa invenzione, essenziale anche per produrre energia idroelettrica in versione mobile, poiché può essere utilizzata per sostituire i motori a combustione interna nei trasporti del futuro.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La FIG. 1 è una rappresentazione schematica di una pompa rovesciata con doppia alimentazione separata fino alla girante, accoppiata a un motore elettrico sommergibile.
La FIG. 2 è una rappresentazione schematica di una pompa multistadio utilizzata come turbina con alimentazione separata fino alla girante accoppiata a un generatore di corrente (sacg).
La FIG. 3 è una rappresentazione comune di una turbina con doppia alimentazione separata fino alla girante ad asse verticale, accoppiata a un generatore di corrente (acg).
La FIG. 4 mostra un impianto di pompaggio dell’acqua costruito a gradini, dove si possono osservare le varie possibili combinazioni di accoppiamento tra pompe e turbine con alimentazione singola e doppia con ricircolo dell’acqua. Affinché questi sistemi funzionino, le vasche (wddr) devono essere sempre riempite al livello massimo (mpl) e la tubazione (srt) deve avere una sezione trasversale ampia, in modo da poter essere considerata come un’estensione del fondo della vasca superiore (wddr 1-2 -3). L’acqua proveniente dalle reti di distribuzione (WDN) deve essere inferiore all’acqua prelevata dal serbatoio di origine (wlb). L’acqua che fuoriesce dallo sfioratore (od) alimenta contemporaneamente l’apertura di alimentazione con una pressione inferiore della pompa o della turbina con alimentazione doppia separata. L’energia prodotta con questi schemi è sempre molto più alta di quella consumata perché l’acqua nel collettore può scaricarla (srt) collegata al serbatoio (wdr) sempre al livello massimo (mpl) è considerata quasi come una perdita di pressione all’uscita (v2 / 2g), che è indipendente dalla maggiore pressione idrostatica del bacino (wdr), poiché la pressione statica non si oppone all’energia cinetica essendo l’acqua incomprimibile. Mentre l’acqua che scende dai bacini (wdr) e alimenta una delle prese della pompa o della turbina acquista energia cinetica (1/2 * m * V2 / 2g) che può anche essere chiamata pressione dinamica.
La FIG. 5 mostra un generatore di corrente idroelettrica che utilizza un serbatoio d’acqua pressurizzato con aria compressa, la quale alimenta una pompa sommersa utilizzata come turbina (pat). Questa pompa scarica l’acqua in un serbatoio con sfiato d’aria, a pressione atmosferica, che alimenta una bocca della pompa con doppia alimentazione separata, la quale con l’altra bocca riceve direttamente l’acqua dal serbatoio pressurizzato. La portata della pompa è data dalla somma dei due flussi d’acqua e dalla pressione del serbatoio pressurizzato. Tutta l’acqua che fuoriesce dal serbatoio pressurizzato ritorna al suo interno e il cuscino d’aria non si espande, ma esercita una pressione sull’acqua che circola all’interno e all’esterno del serbatoio. Pertanto, la pompa con doppia alimentazione separata, non dovendo ripristinare il cuscino d’aria, funziona con una bassa prevalenza. Tuttavia, la rotazione della pompa converte la pressione statica in pressione dinamica dell’acqua convogliata e consente il ricircolo nel serbatoio pressurizzato dell’acqua scaricata dalla turbina che ha prodotto energia idroelettrica tramite il generatore di corrente sommersa (sacg).
La FIG. 6 rappresenta la stessa soluzione della FIG. 5, ma utilizzando una normale turbina ad asse verticale, quindi con il serbatoio di drenaggio dell’acqua, che non incorpora il gruppo turbina-generatore di corrente.
La FIG. 7 mostra un generico “veicolo idroelettrico con motori a velocità variabile”, in cui il sistema ad autoclave con doppia pompa di alimentazione separata fino alla girante sostituisce il motore termico. La legenda del disegno è riportata nella descrizione dettagliata.
La FIG. 8 mostra un generico “sistema ad autoclave per il pompaggio dell’acqua con produzione di energia”. Questo impianto produce energia solo quando il sistema di sollevamento non necessita di acqua da sollevare o ne necessita poca; pertanto, tutta o parte dell’acqua che esce dall’autoclave viene deviata verso la pompa utilizzata come turbina. Questo impianto per la produzione di energia a basso costo deve funzionare con un livello d’acqua costante nell’autoclave (1.1); pertanto, solleva la rete idrica (6) della stessa quantità d’acqua prelevata dalla rete di distribuzione (7) attraverso la valvola (3.2).
La FIG. 9 mostra l’ingrandimento della pompa con doppia alimentazione fino alla girante della FIG. 8, ma il particolare è valido anche nella FIG. 7 e nelle altre figure. Nella sezione AA si può notare la divisione in quattro aree a 90 gradi del foro di alimentazione mediante le lamiere metalliche (4.6) che si estendono fino alla girante chiusa della pompa (4.7). La legenda delle FIG. 8-9 è riportata nella descrizione dettagliata.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
La presente descrizione e i disegni sopra elencati riproducono fedelmente il documento di priorità costituito dal deposito di brevetto italiano n. 102015000048796 del 07/09/2015, con i seguenti aggiornamenti: modifica parziale delle figure 1, 2, 3; inserimento delle figure 7, 8, 9 con relative didascalie e brevi note.
Legenda dei disegni FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6 : (ac) compressore d’aria; (acg) generatore di corrente alternata; (ai) girante assiale e; (C) collettore ; (cfca) raccordo per riempimento rapido aria compressa; (csp) tubo del sistema di collegamento; (cst) tubo del sistema di contenimento; (cv) valvola di ritegno; (dgh) quota geodetica di mandata; (dthdc) deviazione verso canali di drenaggio idraulico; (ecpc) cavo di produzione di corrente elettrica; (fcp) flangia per accoppiamento alla pompa ; (fdsfs) separatore di flusso e alimentazione doppia flangiato; (fss) separatore di flusso in lamiera d’acciaio; (htva) turbina idraulica ad asse verticale; (iwft) ingresso acqua per alimentare la turbina; (lf) anello di sollevamento; (lfcv) valvola di controllo del livello flottante; (mpl) sonda di livello minimo o massimo; (oaipdss) pompa assiale intubata rovesciata con doppia alimentazione separata; (od) scarico di troppo pieno; (pat) pompa come turbina; (ptr) serbatoio testato a pressione; (pwa) pompa con autoclave; (sav) valvola di alimentazione aggiuntiva; (sacg) generatore di corrente alternata sommergibile; (sacm) motore di corrente alternata sommergibile; (sfff) flangia speciale con quattro alimentazioni; (sgh) altezza geodetica di aspirazione; (sov) valvola di intercettazione; (sovfa) valvola di intercettazione con regolazione del flusso; (sph) altezza piezometrica di aspirazione; (srip) anello di supporto per pompa intubata; (srt) tubo del serbatoio di alimentazione; (sss) lamiera d’acciaio sagomata; (sv) valvola di sicurezza; (tcp) tubo contenente la pompa; (tpups) UPS trifase; (wdn) rete di distribuzione dell’acqua; (wddr) serbatoio di distribuzione e disconnessione dell’acqua; (wsdr) serbatoio di disconnessione dell’acqua.
Lo stato dell’arte nell’utilizzo delle risorse idriche terrestri e nella produzione di energia idroelettrica è stato influenzato dall’assenza di sinergie tra pompe e turbine idrauliche e da un approccio errato alla forza gravitazionale, che non deve essere vinta dal sollevamento idraulico ma sostenuta, con un movimento unidirezionale dell’acqua, dove le pompe, orientate con il flusso discendente, sfruttano il dislivello idrostatico, il principio dei recipienti comunicanti e la legge di Pascal sulla trasmissione della pressione idraulica per superare le perdite di pressione nei circuiti, producendo energia tramite riciclo e persino sollevamento dell’acqua. La svolta per l’alternativa ingegneristica idraulica e idroelettrica è stata l’invenzione delle centrali idroelettriche sommerse, da parte del sottoscritto, che sono impianti verticali intubati sommersi nell’acqua, non ancora realizzati. Considerati da molti non fattibili perché produrrebbero centinaia di volte più energia di quanta ne verrebbe spesa. Tuttavia, chi non crede che non abbiamo approfondito a sufficienza l’argomento. In questi impianti vengono inserite in serie una pompa rovesciata, che pompa verso il basso, e una turbina, che idraulicamente si comportano come impianti sotto il dislivello con riciclo del bacino aperto. La prevalenza idrostatica, misurata in metri di colonna d’acqua, viene scelta dopo aver calcolato con precisione le perdite di carico nella turbina e nei tubi, in modo da posizionare l’asse della pompa esattamente nel punto in cui la sola pressione positiva è in grado di bilanciare la resistenza alla circolazione dell’acqua, inclusa la turbina. La pompa ha il solo compito di vincere lo stato di inerzia dell’acqua all’interno del tubo che alimenta la pompa e la turbina, consumando pochissima energia, essendo posizionata tra due carichi uguali e opposti.
La rotazione della pompa, posta in tali condizioni, produce nell’intera colonna d’acqua sovrastante la discesa dell’acqua separata dalle acque statiche circostanti, con un’energia di pressione (m * g * h) e cinetica (1/2 * m * V2), che viene utilizzata nella turbina per produrre energia. Ipotizzando che la prestazione complessiva della turbina e del generatore di corrente accoppiati sia 0,8. La potenza utile che può essere fornita da una turbina che utilizza interamente il carico utile Hu superiore a 50 m, con una pompa intubata che ha una portata di 1 m3/s, sarà Pu = η*1000*Q*Hu/102 = 0,8*1000*1*50/102 = 392 KW; mentre per far ruotare la pompa nelle condizioni di equilibrio tra la prevalenza positiva e la turbina è sufficiente una prevalenza di pochi cm di colonna d’acqua. Ipotizzando di lavorare con una pompa elettrica avente la stessa portata, prevalenza 0,2 e 0,7 di rendimento, il consumo di potenza è di 2,8 kW (1000*0,2/102*0,7). Il rapporto tra energia prodotta e consumata è 392/2,8 = 140. Nessuno ha mai pensato di poter produrre energia con un investimento infrastrutturale così basso, attingendo da energie rinnovabili come la pressione statica e l’altezza delle pompe idrostatiche, sebbene queste siano sempre considerate nei calcoli idraulici per la determinazione delle prevalenze degli impianti e della prevalenza delle pompe per risparmiare energia negli ascensori idraulici. Penso che se è possibile sfruttare la prevalenza idrostatica per risparmiare energia pompando l’acqua verso l’alto per vincere la pressione atmosferica, è anche possibile trasformare l’energia idrostatica con l’aiuto della pressione atmosferica, non sollevando ma spingendo l’acqua staticamente verso il basso, dopo l’intubazione della stessa. Infatti, quando in natura si verifica spontaneamente l’intubazione di una vena d’acqua che scorre lungo una collina, attraversa una valle e risale un’altra collina, nella valle possiamo realizzare i famosi pozzi artesiani che non necessitano di pompe per sollevare l’acqua. Ciò significa che, oltre a produrre energia sommersa, possiamo sfruttare l’energia della pressione statica, naturale o artificiale, anche in altre applicazioni idrauliche. In effetti, ogni invenzione apre la strada ad altre invenzioni, se applicata in contesti diversi.
Prima che al mondo venisse realizzato un solo prototipo di centrale idroelettrica sommersa, per cercare conferma e riscontri alle proprie intuizioni, il sottoscritto ha progettato altri sistemi ancora più vicini al moto perpetuo, non potendo sfruttare energie naturali come il dislivello idrostatico di un lago o del mare. Infatti, le “Centrali idroelettriche con sollevamento, riciclo e distribuzione dell’acqua in un recipiente aperto” e i “Generatori perpetui ad aria compressa e riciclo dell’acqua”, che utilizzano gli stessi principi idraulici, in installazioni non sommerse. Ma queste due importanti applicazioni impiantistiche, essenziali per la tutela dell’ambiente, la conservazione delle risorse e la produzione di energia sostenibile, non sarebbero realizzabili senza l’invenzione delle “pompe di alimentazione a doppia separazione”. Si tratta di invenzioni molto semplici per chi conosce i principi fondamentali della fluidodinamica.
Per comprendere come una pompa o una turbina a doppio combustibile debbano essere osservate le FIG. 1 – 2 – 3, che mostrano le modifiche da apportare sul lato di aspirazione delle pompe e delle turbine; la Fig. 4, che mostra le posizioni di montaggio e i possibili collegamenti di uno schema generale di sollevamento e distribuzione dell’acqua, e riciclo in un recipiente aperto, che consente la produzione di energia idroelettrica; le Fig. 5 – 6, che mostrano le posizioni di montaggio di due modelli di riciclo dell’acqua miscelata: in recipiente aperto e in recipiente chiuso pressurizzato, utilizzabile per la produzione perpetua di energia idroelettrica (senza combustibile) su mezzi mobili. Come si può vedere dalle Fig. 1 – 2 – 3, il lato di aspirazione è stato modificato dividendolo in due parti simmetriche con separatori di flusso e flange. Particolarmente importante è il pezzo speciale (fdsfs) montato sulla pompa per realizzare la doppia alimentazione. Si possono notare i separatori a lamiera d’acciaio (fss) che dividono in quattro parti le due bocche di alimentazione della pompa e si estendono fino alla girante rotante (ai), dove le lamiere metalliche (sss) sono sagomate seguendo il profilo della girante stessa. Tale modifica serve, oltre alla separazione dei flussi, a ridurre la turbolenza e ad evitare che la pressione dell’acqua più elevata contrasti con l’alimentazione dell’acqua proveniente dal serbatoio a quota inferiore, o a pressione atmosferica, nel caso di sistemi pressurizzati. Infatti, la rotazione della girante agisce come dispositivo anti-riflusso. Inoltre, grazie alla pressione del serbatoio superiore, aumenta la depressione in ingresso sul lato a pressione inferiore. Sono note e ampiamente sperimentate applicazioni di pompe e turbine in cui il movimento di una girante crea un vuoto nel tubo di ingresso e l’acqua circola con un’accelerazione centrifuga proporzionale al quadrato della velocità angolare e al raggio di rotazione. Nei casi che esaminiamo mettiamo le pompe nelle stesse condizioni in cui, oggi, operano le turbine che sfruttano il salto idraulico, ma dotate di una doppia alimentazione separata, in modo che nel corpo delle pompe e delle turbine possa essere sommato il flusso in ingresso, mentre per il principio Pascal, la pressione più elevata si diffonde in tutte le parti a valle della sezione di ingresso migliorando l’efficienza energetica delle turbine e risparmiando sui costi energetici per il sollevamento alle pompe. Ovviamente, le modifiche proposte riguardano anche e soprattutto la progettazione dell’impianto, ma se non si cambiano, soprattutto le pompe, come detto, non è possibile produrre energia da quegli impianti. È vero che allo stato dell’arte esiste solo l’energia idroelettrica che sfrutta il salto idraulico, o correnti di acqua naturale o artificiale, senza il recupero e il riciclo dell’acqua. Sfortunatamente, i produttori di pompe e turbine costruiscono macchine per soddisfare le esigenze degli impianti. Se gli impianti sono sbagliati, dal punto di vista energetico, anche le pompe sono sbagliate. Pertanto è necessario riprogettare i sistemi e le pompe non solo per risparmiare energia,ma anche per produrla, raccogliendo e distribuendo l’acqua.
Nella Fig. 1 si può osservare uno degli impianti più comuni del futuro. L’accoppiamento flangiato con il tubo contenitore (tcp) di un’alimentazione elettrica assiale invertita a doppia separazione fino alla girante (oaipdss), consente all’elettropompa di ricevere il flusso d’acqua intubato da due serbatoi a diverse altezze e l’intubazione del flusso comune permette il raffreddamento del motore sommergibile. Lo stesso si può dire della pompa multicellulare per pozzo della Fig. 2 e centrale della Fig. 4, che invece di essere accoppiata a un motore elettrico che svolge la funzione di turbina, è accoppiata a un alternatore sommerso, anch’esso raffreddato dalla circolazione dell’acqua nel tubo contenitore, che svolge anche la funzione di serbatoio di disconnessione (wsdr).
La pompa di circolazione modificata (oaipdss) è una pompa di drenaggio sommersa intubata. Per queste pompe, l’applicazione è più facile da comprendere e realizzare: essendo dotata di un’ampia bocca di aspirazione collegata al corpo pompa, dove si trova la girante, non è necessario smontare la pompa per sostituirla e ottenere flussi separati direttamente dove la rotazione della girante miscela i due flussi e li somma. Ma tutte le pompe e turbine attuali possono essere modificate in questo modo (ovviamente con rendimenti diversi ma sempre migliori delle prestazioni attuali che assorbono solo energia) e troverete molte applicazioni utili oltre a quelle qui descritte.
Per gli altri tipi di pompe, non predisposte per questa applicazione, i produttori modificheranno i raccordi per farli entrare nell’alloggiamento con separatori. In particolare, le pompe utilizzate come turbine, alimentate dalla corrente che entra attraverso la bocca di mandata per azionare il generatore di corrente montato al posto del motore, dovrebbero essere modificate allargando la bocca di mandata della corrente, che, in questa applicazione, rappresenta un collo di bottiglia che riduce la produzione di energia. Non ci addentreremo nei meriti dei problemi tecnici che possono derivare dall’introduzione di una doppia alimentazione separata, che l’inversione della pompa, sono certamente problemi superati, prima di considerare i grandi vantaggi che le applicazioni comportano.
Una nuova generazione di progettisti di sistemi dovrà cambiare tutto e i produttori di pompe dovranno adeguarsi.
In tutti i casi, con l’utilizzo di pompe a doppia alimentazione, dalla bocca di mandata l’acqua fuoriesce con la pressione fornita dal serbatoio posto ad un’altezza maggiore, o dal serbatoio di alimentazione pressurizzato, sebbene solo un lato della pompa sia alimentato con tale pressione. Nel caso delle turbine utilizzate con doppia alimentazione separata, è possibile aumentare l’efficienza energetica quando queste vengono alimentate da due serbatoi idrostatici a diverse altezze, come mostrato in Figura 4, sia nella versione con pompa sommersa (pat), sia nella versione con turbina verticale tradizionale (htva). Queste applicazioni, dal punto di vista della pressione, non sono altro che l’applicazione dinamica del principio di Pascal. Infatti, la pressione idrostatica si diffonde in tutte le direzioni in un serbatoio chiuso, ma se il flusso d’acqua è in movimento, si diffonde in tutta la sezione di passaggio.
Ovviamente, nelle applicazioni dinamiche, le sezioni di passaggio devono essere sufficienti non solo a trasmettere la pressione ma anche a sommare le portate. In tutti i casi le turbine vengono utilizzate insieme alle doppie pompe di alimentazione separate, in impianti completamente riempiti d’acqua, dotati di tubi di ritorno per il ricircolo dell’acqua riportandola al livello superiore, spendendo solo l’energia necessaria per vincere lo stato di inerzia dell’acqua. Tutto il resto viene caricato sul carico idrostatico, compreso il trasferimento, monotubo (csp) tra un serbatoio e l’altro che attualmente può essere collocato anche a decine di chilometri di distanza. Infatti, è sufficiente che il ricircolo avvenga solo in prossimità dei serbatoi, dove si concentrano pompe e turbine.
Negli impianti sommersi, all’uscita della turbina si verifica una semplice caduta di pressione, che dipende unicamente dall’energia cinetica residua (V2 / 2g), indipendentemente dalla profondità a cui si trova l’uscita. Ciò accade perché il livello di aspirazione e di mandata della pompa coincidono e si trovano nello stesso serbatoio. Negli impianti sommersi sono coinvolte solo le acque che entrano dalla parte superiore del tubo ed escono dal fondo, le quali, cambiando posizione, dissipano in energia termica rimanendo nello stesso fondo. Non vi è sollevamento idraulico, ma solo perdite di carico dovute alla lunghezza dei tubi all’interno del bacino, che non riguardano le altre acque circostanti. Sono coinvolte solo le acque che entrano dal tubo superiore ed escono dal fondo, le quali, cambiando posizione, dissipano in energia termica rimanendo nello stesso fondo.
Le centrali idroelettriche nate dalla modifica delle stazioni di pompaggio, mostrate in Figura 4, sono simili, centrali idroelettriche sommerse realizzate in un pozzo, dove, per mancanza dei volumi d’acqua necessari, non tutta l’energia residua può dissiparsi in calore e l’acqua è costretta a salire, ma non potendo superare il livello dell’acqua che alimenta la pompa, l’energia consumata è quella dovuta solo alla caduta di pressione nel tubo di risalita, che dipende solo dalla velocità dell’acqua e dai coefficienti di attrito sulle pareti, facilmente calcolabili per sezioni circolari con le formule di Bazin, [dove le perdite di carico in m/km = 1000*4*V2/C2*D, dove C= 87/(1+2γ/√D), dove γ è il coefficiente medio di rugosità = 0,16, la velocità in m/s, la dimensione in m]. Altre formule di altri autori sono ugualmente valide. Queste perdite di carico possono essere superate aumentando la prevalenza della pompa o il livello idrostatico in aspirazione. Per ragioni energetiche, è preferibile la seconda soluzione. Ovviamente, lo stesso ragionamento è valido anche per il tubo di collegamento (csp) tra un serbatoio e l’altro, che può essere lungo diversi chilometri. Considerando, ad esempio, che il trasporto di 1 m³/s con un tubo Dn 1000, con la formula di Bazin sopra citata, comporta una perdita di carico di 1,5 m/km, per una distanza di 10 km si dovrebbe installare un impianto con una prevalenza di 15 m, aggiungendo 2 m per pezzi speciali e la perdita all’uscita, la prevalenza della pompa diventa di 17 m. Con le elettropompe con rendimento 0,7, si richiede un consumo energetico di 238 kW (1 * 1000 * 17 / 102 * 0,7). Questo dispendio energetico e le opere elettromeccaniche necessarie per realizzarlo sono obsolete se si considerano gli impianti di riciclo in serbatoi aperti con doppia alimentazione separata di pompa e turbina (Figura 4).
Le leggi dell’idraulica sono chiare, sia per quanto riguarda lo sfruttamento della prevalenza di aspirazione delle pompe (SGH), sia per quanto riguarda le perdite di carico in un circuito idraulico in un recipiente aperto, da cui escono le acque aspirate e ritornano quelle pompate. La prevalenza positiva da realizzare sull’albero della pompa è data dalla somma della prevalenza utile (Hu) richiesta dalla turbina più le perdite di carico nelle tubazioni (pdc) e all’uscita (pds). La lunghezza della rete idrica che collega i serbatoi (wddr) può essere superata fino alla prevalenza idrostatica. Infatti, se aumentiamo la distanza tra un bacino e l’altro, non è necessario aumentare la prevalenza delle pompe ma l’altezza del bacino sulle pompe, che costa molto meno. Aumentando i diametri dei tubi si riducono l’altezza degli impianti e le pressioni di esercizio. La prevalenza da assegnare alla pompa è “H” ed è uguale alla somma di: (+) Hgea (-) Pdc (-) Pds, dove:
Hga (m) = (sgh) aspirazione geodetica: distanza tra il livello superiore sul lato di aspirazione e l’asse della pompa. Hga, nel nostro caso, ai fini energetici, è positivo, perché la pompa è soggetta al livello dell’acqua.
Pdc (m) = somma di tutte le perdite di carico del sistema, che, ai fini dell’assorbimento dell’energia di pressione, vanno considerate con segno negativo. Nel nostro caso, sono rappresentate dal tubo di discesa, dai pezzi speciali, dalla resistenza alla rotazione della turbina, dalla velocità nel tubo (rst) di collegamento al recipiente.
Pds (m) = perdita di pressione all’uscita nel collettore e nel serbatoio superiore (V2 / 2g).
Senza mai superare con il tubo (rst) il livello della vasca (wddr), pompando nella direzione della pressione atmosferica, la prevalenza dell’impianto tende a zero bilanciando le perdite di carico con la prevalenza idrostatica. Ovviamente, per ottenere la massima energia prodotta, le perdite di carico dovrebbero essere concentrate nella turbina riducendo le altre, aumentando i diametri dei tubi e riducendone le lunghezze. Non è la pompa a sollevare l’acqua, ma senza la doppia alimentazione separata della pompa l’acqua non potrebbe essere immessa nel circuito dal lato di aspirazione per essere sollevata senza costi energetici. Infatti, la chiusura della valvola (sav) che alimenta il lato sinistro della pompa (con o senza passaggio attraverso la turbina), permette di alimentare tale lato con l’acqua della vasca posta al livello inferiore; la miscelazione e la somma delle due portate, che si verificano nella pompa, consentono di recuperare il livello idrostatico massimo della vasca superiore senza un consumo energetico apprezzabile. Raggiunta tale soglia, si chiude l’alimentazione idrica da sollevare (sov) e si riapre l’alimentazione con il ricircolo dell’acqua del bacino superiore (sav), fino a quando il livello dell’acqua non si abbassa nuovamente e richiede un nuovo sollevamento. Ovviamente, questo sistema può essere utilizzato per portate grandi e piccole e per grandi e piccole differenze di altezza. In tutti i casi produce energia consumando pochissimo per il ricircolo nel bacino aperto, che comprende anche il sollevamento dell’acqua che rientra nel circuito di ricircolo. Ma il sistema può anche funzionare costantemente per sollevare le acque di tracimazione delle aree soggette a inondazioni e allagamenti, senza costi energetici, ma producendo energia. Infatti, il tracimamento della condotta (or) può essere deviato nei canali delle opere idrauliche territoriali (dthcd).
La FIG. 5 mostra un generatore di corrente perpetua ad aria compressa e riciclo dell’acqua, che può essere realizzato in miniatura per essere installato nel cofano di un veicolo al posto del motore termico, oppure in dimensioni maggiori per altri mezzi mobili che richiedono più potenza, come veicoli agricoli, camion, navi, aerei e treni. I generatori di corrente perpetua ad aria compressa e riciclo dell’acqua della FIG. 5 nascono dagli stessi principi idraulici di quelli sommersi: invece della pressione atmosferica, sfruttano la pressione del cuscinetto d’aria compressa sulla superficie dell’acqua, all’interno del serbatoio (ptr). Non necessitano di trasformare l’energia di posizione in energia cinetica, ma, come gli impianti sommersi, devono dissipare l’energia di pressione e l’energia cinetica nella turbina per trasmettere energia meccanica all’alternatore che produce energia elettrica. Ciò implica la necessità di scaricare l’acqua in un serbatoio aperto (wsdr) (la cui forma varia solo per adattarsi alle caratteristiche di funzionamento della turbina o della pompa utilizzata come turbina, ma il concetto è identico) disposto al di sotto e successivamente ripomparla nel serbatoio pressurizzato. Questa operazione, realizzata con i sistemi idraulici esistenti, assorbirebbe più energia di quanta ne produrrebbe, poiché il bacino inferiore, essendo idraulicamente scollegato da quello superiore, che peraltro è anch’esso pressurizzato, la pompa dovrebbe vincere la contropressione idraulica per entrare nel circuito pressurizzato. Ma con lo schema idraulico proposto e con la pompa a doppio combustibile alimentata da un lato, con l’acqua drenata dalla turbina e dall’altro direttamente dal serbatoio pressurizzato (ptr), è possibile far passare l’acqua a pressione atmosferica attraverso il lato di aspirazione della pompa nel circuito pressurizzato e riciclarla per produrre nuova energia sfruttando la stessa pressione dello stesso recipiente pressurizzato, senza la quale la pressione nel serbatoio varia, poiché il volume d’acqua non cambia. Infatti, il flusso della pompa ritorna al serbatoio pressurizzato, passando attraverso la valvola (sov) e la valvola di ritegno (CV). Tutte le operazioni vengono eseguite al di sotto del cuscino d’aria, senza variare il volume d’acqua presente nel serbatoio (ptr).
Pertanto, senza scaricare la pressione del cuscino d’aria e senza variare il volume di aria compressa, come accade nei serbatoi autoclavati, dove il circuito non essendo chiuso, l’aria è costantemente soggetta ad espansioni e compressioni che assorbono energia. Possiamo notare che, se la turbina è dimensionata per sfruttare l’intera pressione del serbatoio (ptr) e la pompa evacua l’intero flusso della turbina, il serbatoio di disconnessione idraulica (wsdr) viene mantenuto a pressione atmosferica e quindi la valvola di sfiato e ventilazione (vvv) lascia uscire l’aria senza far uscire l’acqua. Quando il livello del liquido scende, l’aria entra attraverso la valvola, realizzando una ventilazione che impedisce la depressione del serbatoio (wsdr). Pertanto, l’acqua che entra dall’uscita della pompa nel serbatoio pressurizzato attraverso il circuito di ricircolo, la pompa con doppia bocca di aspirazione, fermandosi al di sotto del cuscino d’aria, si comporta come un comune impianto di ricircolo in un recipiente chiuso, nonostante la disconnessione idraulica subita lungo il percorso. Di fatto, la prevalenza di pompe di ricircolo in un circuito chiuso, non influenzate dalla pressione statica prodotta dai recipienti di espansione chiusi o aperti.
L’acqua che cade dal serbatoio pressurizzato e attraverso percorsi diversi alimenta le due bocche di aspirazione della pompa, viene immediatamente reintegrata dall’acqua che ritorna dall’uscita di mandata della pompa e la circolazione avviene sempre al di sotto del cuscino d’aria, quindi non c’è sollevamento, come non avviene nelle centrali idroelettriche sommerse e con il ricircolo a bacino aperto.
Mentre il flusso d’acqua che alimenta le turbine non può in alcun caso essere considerato un semplice riciclo, poiché negli impianti idroelettrici sommersi si ha solo una perdita di pressione all’uscita in un serbatoio di volume paragonabile all’infinito, mentre nel circuito con riciclo si ha anche una caduta di pressione all’uscita e, non essendo il volume infinito, è sufficiente aumentare la profondità di installazione della pompa, se non si vuole aumentare la prevalenza e l’assorbimento del motore.
Nel serbatoio pressurizzato, l’acqua sfrutta tutta la pressione del cuscino d’aria per vincere la resistenza della turbina, producendo energia, invece di permettere l’espansione volumetrica del cuscino d’aria che avviene nelle autoclavi. Pertanto, anche in questi impianti, come negli impianti sommersi, le perdite di carico della turbina sono compensate dalla prevalenza della colonna d’acqua sulla pompa che fa circolare l’acqua con una prevalenza molto bassa. Nel caso dell’idroelettrico sommerso, la pressione è fornita dall’atmosfera e dal livello dell’acqua sulla pompa, nel generatore perpetuo mobile dal cuscino d’aria che sostituisce anche gran parte della colonna d’acqua. Anche in questo caso, all’uscita della turbina, nel serbatoio (wsdr), siamo a pressione atmosferica e dobbiamo considerare solo la perdita di pressione all’uscita (V2 / 2g). Subito dopo l’avvio del circuito di ricircolo in un recipiente chiuso che utilizza una pompa con doppia alimentazione separata, che non è diversa da un circuito di ricircolo in un recipiente aperto se si considera che le altezze piezometriche di aspirazione e mandata coincidono. Vi è solo il ramo della seconda bocca di aspirazione che immette acqua nel circuito a una pressione inferiore, ma essendo ampiamente dimostrata la legge di Pascal sull’espansione della pressione, quest’acqua ritorna nel volume liquido del serbatoio pressurizzato, da cui viene prelevata per produrre energia nella turbina, senza dover spendere energia per aumentarne la pressione, poiché la pompa è dimensionata per portare la somma dei due flussi che entrano separatamente. Come scritto sopra, nei circuiti chiusi pressurizzati per il calcolo della prevalenza della pompa di circolazione non si considera la pressione del cuscino d’aria ma solo la caduta di pressione nei tubi del circuito, che in questo caso è ridotta al minimo. Queste piccole perdite di pressione possono essere compensate dalla prevalenza della pompa o dalla pressione residua all’uscita della turbina, che deriva, tuttavia, dalla pressione del cuscino d’aria nel serbatoio (ptr). In un generatore elettrico a potenza perpetua senza combustibile, il ruolo principale è svolto da due pompe di alimentazione separate, che per i motivi sopra indicati assorbono pochissima energia e possono essere alimentate, all’avvio, tramite una batteria elettrica come i motori e i generatori termici attuali, con l’unica differenza che questi ultimi devono continuare ad essere alimentati con combustibili, mentre i generatori perpetui utilizzano l’energia accumulata dalla pressione dell’aria o del gas e dal riciclo dell’acqua nel sistema. Per questo motivo possono essere definiti perpetui, non dovendo fermarsi per fare rifornimento di combustibile, almeno finché il contenuto di gas nell’aria e di acqua non si dissolvano eccessivamente abbassando la pressione. La pressione potrebbe diminuire dopo alcuni mesi, ma questo può essere evitato installando a bordo un piccolo compressore. Le fasi principali dell’avvio, che dovrebbe avvenire automaticamente, con l’inserimento del comando a chiave o del pulsante “start”, sono le seguenti:
1) Chiudere tutte le valvole (sovfa) e (sov) che intercettano a monte e a valle del serbatoio di disconnessione (wsdr) che comunica con l’atmosfera attraverso la valvola di sfiato e la ventilazione (che non fa passare l’acqua).
2) Con le valvole del punto 1 chiuse, si mette in servizio la pompa (oaipdss) tramite un UPS trifase dotato di batteria, raddrizzatore, alternatore-inverter, alimentato dalla stessa energia prodotta. Nella fase iniziale di avviamento l’acqua circola entrando in un’unica bocca di aspirazione, ma subito dopo l’uscita si aprono anche le valvole che intercettano il serbatoio di disconnessione (wsdr) e l’acqua può anche alimentare la seconda bocca di alimentazione della pompa che porta l’acqua utilizzata dalla turbina per produrre energia. Quest’acqua, che è a pressione atmosferica, viene immessa nel circuito di un ricircolo pressurizzato direttamente dalla seconda presa di alimentazione della pompa che permette la miscelazione nella girante con quella che lavora alla pressione statica del serbatoio pressurizzato.
3) Quando l’alternatore, collegato alla turbina, inizia a produrre energia, è possibile escludere il circuito di avviamento e far funzionare la pompa di circolazione con l’energia prodotta. È importante utilizzare un sistema di controllo della velocità della pompa con inverter per mantenere costanti i livelli di gestione (mpl) dei due serbatoi (pressurizzato e di disconnessione), poiché un eccesso di pressione del serbatoio rispetto alla capacità dissipativa della turbina porta ad un aumento della velocità della turbina e a una maggiore portata, che innalza il livello (mpl) del serbatoio di disconnessione (wsdr), mentre una riduzione di pressione può portare ad un abbassamento del livello, a una riduzione della portata e della potenza e all’ingresso di aria nel circuito. Le regolazioni devono essere effettuate in esercizio e automaticamente, soprattutto tramite il controllo della velocità della pompa, ma anche regolando l’apertura delle valvole.
Per comprendere meglio il funzionamento di questo tipo di pompa, si veda la Figura 9. Osservando il centro della girante, si può immaginare che sia alimentata da quattro settori separati da un angolo di 90 gradi, due dei quali alimentati a bassa pressione e due ad alta pressione, eventualmente disposti diagonalmente per bilanciare la spinta idraulica sui cuscinetti. È inoltre necessario distinguere tra pressione statica e pressione dinamica del sistema.
Osservando le figure 7 e 8, la pressione statica è la pressione fornita dal cuscino d’aria compressa che, con la valvola (1.4) aperta, si diffonde sul lato destro della pompa con doppia alimentazione separata, entrando anche nella girante. La pressione dinamica, o energia cinetica, è quella che fa circolare l’acqua all’interno dei tubi e dell’autoclave. In circuito aperto sul lato sinistro dell’autoclave, per far circolare l’acqua è sufficiente aprire la valvola (2.2) e la pressione dell’aria fa circolare l’acqua nella turbina, ma la pressione dell’aria diminuisce man mano che il volume dell’aria si espande e l’acqua esce dal circuito. Mentre per far circolare l’acqua sul lato destro della pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante, è necessario aprire la valvola (1.4) e azionare la pompa perché la pressione statica riempie già l’intero circuito, arrivando anche alla girante, ma senza che la pompa funzioni l’acqua non circola per ovvie ragioni. Tuttavia, è sufficiente fornire alla pompa la prevalenza di pochi cm di colonna d’acqua per superare la perdita di pressione della valvola di ritegno, poiché la pressione statica non si oppone all’energia cinetica sviluppata internamente al volume d’acqua immagazzinato. Quindi possiamo avere una pressione statica di 12 bar e una pressione dinamica di 0,25 bar. Ma il movimento sul lato destro non produce energia, essendo solo un ricircolo interno al volume d’acqua immagazzinato. Per produrre energia dobbiamo utilizzare il circuito sul lato sinistro dell’autoclave passando attraverso la pompa utilizzata come turbina (2) e immettere con un basso costo energetico l’acqua libera da pressione statica nel serbatoio dell’autoclave che lo stato dell’arte attuale richiede una pompa con una prevalenza che vince la pressione statica e la caduta di pressione, quindi una prevalenza maggiore a 12,5 bar. Con la pompa a doppia alimentazione separata fino alla girante possiamo realizzare questa applicazione che sembra impossibile, perché dal lato di aspirazione della pompa, già pieno di acqua pressurizzata, si muove staticamente l’opposizione della pressione idrostatica, come se si trattasse di una circolazione interna al volume di acqua pressurizzata. Infatti, il tubo di aspirazione della pompa, che proviene dal lato sinistro (aperto) e dal lato destro (chiuso), è diviso in quattro settori fissi e separati; pertanto, quando la girante ruota, avanza verso l’acqua presente nell’autoclave e produce in ogni settore del tubo di alimentazione una depressione che fa entrare l’acqua nella stessa girante, sia dal lato destro che dal lato sinistro. Non appena entra l’acqua, viene coinvolta un’accelerazione centrifuga verso la periferia, prodotta dalle pale della girante, che è proporzionale al quadrato della velocità angolare e al raggio di rotazione, secondo coefficienti che dipendono dal tipo di girante. Ma la caratteristica importante della pompa con doppia alimentazione separata è che la rotazione costringe la girante a ricevere in successione nello stesso quarto della girante,L’acqua viene aspirata da quattro settori separati. Non simultaneamente, come avviene nelle pompe con un’unica alimentazione. Pertanto, l’acqua del circuito aperto (senza pressione statica) e l’acqua del circuito chiuso (con la pressione statica dell’autoclave) si alternano nello stesso punto e nella stessa direzione (verso l’uscita della girante). Le portate si sommano, mentre la pressione totale (statica più dinamica) si distribuisce nell’intera sezione di uscita, secondo il principio di Pascal. Ovviamente, per evitare cali di pressione in una pompa con doppia alimentazione separata, la girante e le sezioni di passaggio devono essere dimensionate per la trasmissione dell’intera portata e dell’intera pressione.
Questa semplice modifica alla pompa ci permette di recuperare a costi infinitesimali l’acqua che ha prodotto energia in una turbina idraulica e di reintrodurla nel circuito del serbatoio di riciclo dell’acqua pressurizzata, senza che si verifichi la caduta di pressione dovuta all’espansione del cuscino d’aria, che si verifica nelle normali autoclavi, il cui recupero richiederebbe energia sia dalle pompe che dai compressori. Infatti, il sistema dell’autoclave non è nato per produrre energia, ma per limitare il numero di avviamenti dei motori delle pompe, fornendo per alcuni minuti al sistema idraulico il volume d’acqua immagazzinato mediante l’espansione del cuscino d’aria. È ovvio che lo stesso sistema può essere utilizzato per produrre energia se l’acqua non esce dal circuito dell’autoclave. Tuttavia, ciò non è mai stato possibile dall’avvento dell’era industriale, poiché mancava l’invenzione della pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante. Con questa invenzione, è possibile produrre energia idroelettrica anche su un mezzo di trasporto, come indicato nella FIG. 7.
Legenda della FIG.7: (1) serbatoio pressurizzato in autoclave; (1.1) regolatore di livello con sonde capacitive; (1.2) valvola di sicurezza; (1.3) manometro con valvola di intercettazione; (1.4) valvola motorizzata di controllo del flusso con trasmettitore di posizione; (1.5) trasmettitore di pressione e flusso; (1.6) sonda di livello minimo nel sistema di avviamento; (2) pompa utilizzata come turbina (brevetto); (2.1) generatore di corrente alternata sommergibile; (2.2) valvola motorizzata per alimentare la turbina con regolazione del flusso; (3) serbatoio di transito dell’acqua a pressione atmosferica e contenitore (brevetto); (3.1) valvola motorizzata per alimentare la rete idrica pressurizzata; (3.2) valvola motorizzata di bypass per alimentazione a bassa pressione; (3.3) valvole di sfiato; (3.4) controllo del livello dell’acqua con sonde capacitive; (3.5) valvola motorizzata per alimentazione dell’acqua a bassa pressione; (3.6) sonda di livello massimo nel sistema di avviamento; (4) pompa elettrica per alimentazione a bassa pressione; (5) pompa elettrica con doppia alimentazione separata fino alla girante; (6) motore di azionamento della pompa, a velocità variabile, controllato da un inverter; (7) doppia curva con separatori incrociati a setti in bassa pressione (LP) e alta pressione (hp); (7.1) setti ai separatori di flusso; (8) valvola di ritegno. (9) tubo di derivazione del deviatore di flusso; (10) elettrocompressore; (11) motore autofrenante a giri variabili; (11.1) ingranaggi a ruota dentata; (12) cerchione; (12.1 corona dentata; (13) supporto motorizzato della ruota anteriore; (14) supporto motorizzato della ruota posteriore; (15) albero fisso; (15.1) cuscinetto; (15.2) flangia di montaggio del cerchione; (15.3 disco freno; (16) assale anteriore; (17) assale posteriore; (18) pannello di comando e controllo elettrico; (19) pompa di calore per il condizionamento dell’aria estivo e invernale.
Legenda FIG. 8. 9: (1) autoclave pressurizzata; (1.1) regolatore di livello con sonde capacitive; (1.2) valvola di sicurezza; (1.3) manometro con valvola di intercettazione; (1.4) valvola motorizzata di controllo del flusso con trasmettitore di posizione; (1.5) trasmettitore di pressione e flusso; (2) pompa utilizzata come turbina (brevetto); (2.1) generatore di corrente alternata sommergibile; (2.2) valvola motorizzata per alimentare la turbina con regolazione del flusso; (3) serbatoio di transito dell’acqua a pressione atmosferica e contenitore (brevetto); (3.1) valvola motorizzata per alimentare la rete idrica pressurizzata; (3.2) valvola motorizzata di bypass per alimentazione a bassa pressione; (3.3) valvole di sfiato; (3.4) controllo del livello dell’acqua con sonde capacitive; (3.5) valvola motorizzata per alimentazione idrica a bassa pressione; (3.6) pompa elettrica di alimentazione a bassa pressione a velocità variabile, azionata da un inverter; (4) pompa elettrica a doppia alimentazione sul lato di aspirazione; (4.1) motore di azionamento della pompa, a velocità variabile, controllato da un inverter; (4.2) giunto motore pompa; (4.3) albero di trasmissione; (4.4) tubo di protezione dell’albero di trasmissione; (4.5) doppia curva con separatori incrociati a setti in bassa pressione (LP) e alta pressione (hp); (4.6) setti per separatori di flusso; 4.7 girante chiusa; (4.8) diffusore della pompa; (4.9) valvola di ritegno. (5) tubo di derivazione deviatore di flusso; (6) rete di distribuzione dell’acqua; (6.1) valvola motorizzata per alimentare la rete di distribuzione dell’acqua; (6.2) trasmettitore di flusso in pressione; (7) linea di alimentazione dell’acqua; (7.1) trasmettitore di flusso in pressione; (8) elettrocompressore.
applicabilità industriale.
Poiché la modifica della pompa e della turbina per ottenere una doppia alimentazione separata è molto semplice, pochissimi addetti ai lavori possono comprendere lo scopo di questa invenzione, a causa del fatto che gli impianti in cui dovrebbero essere installati allo stato dell’arte non esistono. Per comprendere l’importanza di questa invenzione ai fini del risparmio idrico e della produzione di energia sostenibile è stato necessario studiare nuovi sistemi idraulici a circuito aperto e pressurizzato, perché i produttori di pompe e turbine non sono progettisti di sistemi, poiché i produttori di pompe e turbine, concentrando la loro attenzione solo sulla qualità delle pompe e sulle prestazioni delle turbine esistenti, non prestano attenzione al miglioramento degli impianti, mentre i progettisti di sistemi progettano basandosi sulle prestazioni delle macchine esistenti. Nessuno si è accorto che le macchine possono essere progettate secondo le esigenze di impianti che sfruttino più principi scientifici e tecnici contemporaneamente, come la incomprimibilità dell’acqua e la comprimibilità dell’aria, anche grazie alle nuove tecnologie di controllo delle velocità dei motori delle pompe e la regolazione delle valvole. volte inferiore a qualsiasi forma di energia conosciuta, inquinante e non inquinante. Avrebbe evitato il riscaldamento globale. Probabilmente, questa semplice ma importante invenzione non sarebbe mai nata, perché richiede un incrocio di inventiva tra sistemi industriali, conoscenze meccaniche di costruzione delle pompe e principi scientifici conosciuti da secoli ma sottovalutati dalla scienza nelle applicazioni pratiche.
È molto difficile spiegare a parole e con disegni l’importanza di questa invenzione senza creare prototipi e test di laboratorio, ma a un anno dal deposito della domanda di priorità, non sono ancora stati pubblicati sufficienti esempi di lavori per trovare finanziatori pubblici o privati disposti a rendere questa invenzione semplice e strategica. Ciononostante, ogni ragionamento scientifico conferma la validità di questa soluzione, che comporta enormi sviluppi ambientali e industriali.
Un’ulteriore conferma è la stessa tecnica costruttiva delle pompe idrauliche, in particolare quelle multistadio con girante chiusa, utilizzate soprattutto in applicazioni pressurizzate, con funzione sia di turbina che di pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante. Infatti, la tecnica costruttiva di tali pompe e la precisione di lavorazione consentono di realizzare pompe con pressioni fino a cento bar. Non è necessario approfondire questi dettagli, ma ciò dimostra quanto affermato in questa descrizione, ovvero che la rotazione della girante svolge la funzione anti-riflusso dal lato sinistro della pompa con doppia alimentazione separata (FIG. 7, 8, 9), alimentata con la pressione statica inferiore. Infatti, nelle attuali pompe multistadio, non si potrebbero raggiungere le pressioni ottenute se la girante rotante e la lavorazione di precisione non avessero una potente funzione anti-riflusso, poiché le perdite d’acqua attraverso i giunti di accoppiamento tra le parti fisse e rotanti impedirebbero l’aumento di pressione da uno stadio all’altro. Pertanto, implicitamente, abbiamo già la conferma di un recupero dell’acqua efficace e a costi molto bassi, da reintrodurre nel serbatoio pressurizzato, seguendo il percorso della seconda bocca di aspirazione separata fino alla girante, mentre l’altra bocca ricicla, con una pressione dinamica manometrica molto bassa, l’acqua dotata di alta pressione statica, utilizzando la stessa girante.
In attesa dei finanziatori per la pubblicazione dei prototipi, il sottoscritto ha continuato a pubblicare considerazioni teoriche sugli aspetti operativi al fine di evitare dubbi sull’attività inventiva e industriale, poiché senza le pompe a doppia alimentazione anche queste importanti nuove soluzioni non avrebbero mai potuto essere concepite.