ES1306386U - Sistema captador de energía de las corrientes marítimas, fluviales y eólicas - Google Patents
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Abstract
Sistema captador de energía de las corrientes marítimas, fluviales y eólicas, utilizando turbinas sencillas y eficientes y una disposición de los postes y de los generadores o su cubierta más aerodinámicos, en los ríos, en el mar y en los sistemas eólicos, se caracteriza porque las turbinas consisten en un rotor de eje horizontal, de forma piramidal, monopieza y cuyas palas o alteas adoptan forma angular, con el extremo más externo plano o curvo, y cuyo extremo o cúspide se une al extremo del eje a mover, generador o bomba, los cuales están cubiertos por una carcasa o góndola aerodinámica delante o al otro lado del mástil de sujeción, la zona superior del mástil gira con el generador y tiene un perfil aerodinámico, las turbinas están sujetas a unos medios de sujeción y accionan un generador, se añaden cables de conducción eléctrica y una instalación de seguridad y avisos.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema captador de energía de las corrientes marítimas, fluviales y eólicas
Sector de la técnica
En captadores de energía de corrientes marítimas, fluviales y eólicas, que generan electricidad para viviendas, agricultura, desalación del agua del mar, elevación del agua, realimentación de la corriente a la red eléctrica, obtención de H2 por electrolisis del agua, etc.
Objeto de la invención y ventajas
Obtener energía principalmente de las corrientes marítimas y fluviales, las cuales a diferencia de la energía solar y la eólica pueden o suelen ser constantes y no tener grandes periodos de calma. El agua es unas 832 veces más densa que el aire. Siendo esta proporción mayor cuando se trata de lugares altos en donde el aire está más enrarecido.
Poder usar turbinas sencillas, de bajo coste, de gran potencia, gran rendimiento, mínimo coste del kW/h, mínimo número de piezas, monopieza, sin eje, sin cojinetes, ni sus soportes o apoyos, ancladas al suelo no necesitan mástiles, enclavado, anclado o lastrado puede ser suficiente, son limpias (no les afecta ni acumulan la suciedad), no necesitan cubierta o carcasa, admiten grandes y pequeñas dimensiones, gran longitud o varias en serie, pueden ser flexibles, inflables y extensibles, funcionan alineadas con la corriente o inclinadas respecto a la misma, no matan los peces ni las aves, protegen la capa de ozono y el medioambiente, se auto direccionan con la corriente sin el uso de mecanismos eléctricos y al utilizar corrientes constantes eliminan la necesidad de tener que almacenar la energía. Interesa que tenga forma exterior cónica o troncocónica con el extremo inferior hacia el punto de procedencia de la corriente.
Permite mayores dimensiones y potencia que los aerogeneradores actuales y con menos limitación de dimensiones y es útil igualmente para captar las grandes corrientes de agua del mar.
Antecedentes de la invención
Las presas actuales necesitan lugares especiales, grandes estructuras y altos costos para conseguir altos rendimientos. Las corrientes de agua se aprovechan con turbinas de álabes, las cuales no son útiles por dañar la fauna, adherirse a las mismas todos los elementos vegetales, algas, basura, redes, plásticos, etc. existentes en las mismas. Por otra parte, las de tipo helicoidal, o tornillo sinfín, se utilizan parcialmente y solo encerradas en el interior de conductos por lo cual no son eficientes. La invención utiliza una turbina sencilla, útil y económica, que permiten aprovechar la energía de las corrientes eólicas, marítimas y de la que disponen los ríos y riachuelos desde su zona más elevada hasta su llegada al mar, lago u otro rio. Aprovechando generalmente en estos, corrientes horizontales o con poco desnivel.
Explicación de la invención
Problema a resolver
La energía renovable aún no es lo suficientemente productiva para usarla en grandes cantidades, no es constante, produce contaminación visual, y por su discontinuidad necesita almacenarse. Con el presente sistema se obtiene mucha y constante energía, no siendo necesario su almacenamiento, pudiendo colocarse donde no perjudica ni contamina tanto eléctrica, audible como visualmente y en la mayoría de los ríos cuyas corrientes están infrautilizadas.
El sistema captador de energía de las corrientes marítimas, fluviales y eólicas, utilizando turbinas sencillas y eficientes y una disposición de los postes y de los generadores o su cubierta más aerodinámicos, en los ríos, en el mar y en los sistemas eólicos, se caracteriza porque la turbina consiste en un rotor de eje horizontal, de forma piramidal, monopieza y cuyas palas o aletas adoptan forma angular o parcialmente curva. Y cuyo extremo o cúspide se une al extremo eje a mover, generador o bomba, los cuales están cubiertos por una carcasa o góndola aerodinámica delante o al otro lado del mástil de sujeción. La zona superior del mástil puede girar con el generador y tener un perfil aerodinámico. Pueden instalarse sujetas de un extremo mediante un cable entre las dos orillas de un rio, o en un estrechamiento del mismo, o pueden estar sujetas a unos elementos o medios de sujeción consistentes en un poste, árbol, o con una cadena, fijados al suelo al fondo del mar o rio. Las turbinas accionan un generador y se añaden cables de conducción eléctrica y una instalación de seguridad y avisos. El generador se coloca entre el eje o extremo de la turbina y el elemento o medio de sujeción, o detrás del poste, al lado opuesto de la turbina. En este caso porta una rótula en el extremo superior del poste.
La turbina carece de eje
En las orillas de los ríos se pueden realizar estrechamientos artificiales con rocas o bloques de hormigón y unos postes en forma de bolardos de enganche como elementos de sujeción.
Se les pueden aplicar unas placas deflectoras que permiten en los ríos situarse en la zona central o más interna de los mismos y en el aire para iniciar su elevación con la ayuda dl viento.
Cuando se utiliza un cable o cadena de sujeción el extremo superior del cable o cadena porta una boya o globo y el otro se fija al suelo o fondo del mar o lago mediante un lastre o bloque de hormigón.
Se pueden colocar dos o más turbinas sujetas a una cadena o cable.
Las turbinas y sus aletas pueden ser rígidas o flexibles de lámina de plástico, tela o lona plastificada, de espuma de polímeros plásticos como el PVC, poliuretano, polietileno, etc., con una cubierta resistente y protectora, y pueden actuar como veletas. Las huecas pueden ser metálicas, de goma o plástico, inflables y flexibles. En general, cuando están en contacto con el agua y con elementos que pueden resultar abrasivos, se deben utilizar materiales resistentes y de baja densidad, polímeros, fibras de carbono o vidrio con resinas. Y en caso de utilizar materiales metálicos, como el acero, deberán tener una capa protectora de cinc. El plástico puede reforzarse con grafeno y fibras sintéticas muy resistentes, de kevlar, vidrio, carbono, etc.
Las turbinas, aletas, vigas o tablones helicoidales tienen un rendimiento proporcional a su sección transversal o frontal, al ángulo que forma con el eje de giro en cada punto y a su longitud. Se pueden utilizar ángulos entre 25° y 55°. Las aletas de las turbinas presentan dos tipos de inclinación: a) Inclinación de la aleta respecto al eje de giro y b) y son perpendiculares a la superficie del tramo central de la turbina. Los rendimientos máximos se producen aproximadamente con ángulos próximos a los 42° de inclinación respecto al eje de giro.
Pueden utilizarse turbinas en serie.
Los generadores eléctricos pueden ser síncronos y totalmente de imanes permanentes, en especial de tierras raras de samario-cobalto o de neodimio-hierro-boro.
Como elementos mecánicos se usan motobombas para elevar agua o accionar generadores eléctricos.
Las turbinas reciben el flujo de agua paralelo a sus ejes y direccionándose automáticamente a modo de veletas, pero pueden tener una inclinación respecto a la horizontal, que depende de la diferencia entre el peso de las turbinas, incluyendo la instalación contigua, generador, y el peso del agua que desaloja. Cuando ambos factores son iguales se mantienen horizontales en la corriente fluídica. Las turbinas pueden tener las palas o aletas inclinados, torsionados o dispuestos helicoidalmente. Para incrementar la estabilidad de las mismas se hace que sus perfiles sean aerodinámicos tengan las dimensiones de las turbinas, sus ejes y/o sus aletas sean divergentes o de mayores dimensiones hacia el extremo libre.
Las turbinas pueden tener el extremo libre unido a una boya o a un flotador.
En el agua las turbinas pueden actuar parcialmente como flotadores. En todos los casos las turbinas, cables, cadenas, generadores o barras de sujeción pueden tener una densidad igual o similar a la del agua. Pueden tener una densidad entre el 70% y el 130% de la del agua, aunque no es limitativo.
En el aire en las turbinas se pueden utilizar unos globos sustentadores llenos de helio.
Las turbinas se pueden colocar de forma ordenada, en hileras y columnas, de forma que puedan utilizar instalaciones eléctricas o de agua comunes y una gran superficie.
Las turbinas de pequeñas dimensiones suelen ir más revolucionadas y no necesitan multiplicadores de revoluciones.
El generador se sujeta a un punto de soporte mediante una barra y una articulación y un collarín que le permite inclinarse ligeramente vertical y horizontalmente pero no girar alrededor de su eje. Esto se consigue igualmente con una pareja de eslabones o una unión cardan. El generador también se puede colocar al otro lado del poste respecto a la turbina.
Un sistema de control, aviso y seguridad informa del estado de cada uno de los dispositivos.
Las turbinas se sujetan con una rótula, anilla o collarín alrededor del mástil y su unión al eje del generador eléctrico se efectúa con una unión universal o cardan.
Las turbinas preferentemente adoptan forma exterior piramidal o tronco-piramidal.
Las turbinas de gran tamaño no van muy revolucionadas y se aplica un multiplicador de revoluciones entre estas y el generador.
El mástil porta unas placas deflectoras que direccionan e incrementan el flujo de agua o aire hacia la turbina. También puede ser un conducto troncocónico que igualmente concentra e incrementa la velocidad del fluido.
Una cubierta troncocónica concentradora deflectora, sujeta con uno montantes al eje de giro, que incrementa el flujo de fluido sobre la turbina.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una turbina utilizada en el sistema de la invención.
La figura 2 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 3 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 4 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 5 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 5a muestra una vista esquematizada y frontal del elemento de soporte del extremo de la turbina.
La figura 5b muestra una vista esquematizada y frontal de una variante del elemento de soporte del extremo de la turbina.
La figura 6 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 7 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de la turbina del sistema de la invención.
La figura 8 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante con la turbina retraída del sistema de la invención.
La figura 9 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de la turbina de la figura 7 extendida.
La figura 10 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de dos turbinas sujetas a una cadena.
La figura 11 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de una turbina utilizada con el viento.
La figura 12 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una variante de una turbina utilizada con el viento.
La figura 13 muestra una vista esquematizada y en planta de una turbina de la invención.
La figura 13c muestra una vista esquematizada y en planta de una turbina de cuatro palas. La figura 13p muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una turbina de la invención.
La figura 13pc muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una turbina de cuatro palas
La figura 14 muestra una vista esquematizada y en planta de una variante de turbina.
La figura 14c muestra una vista esquematizada y en planta de una turbina de cuatro palas.
La figura 14p muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una turbina.
La figura 14pc muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una turbina de cuatro palas.
Realización preferente de la invención
La figura 1 muestra una forma de realización en la que (1 p) es una turbina formada por una placa rígida, la cual está unida al eje del generador (2), al que acciona a su vez sujeto mediante la articulación (3) al elemento o conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5). El corte seccional A - B muestra la de la turbina.
La figura 2 muestra la turbina (11), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones periféricos (11) la cual está unida al eje del generador (2) con la cubierta (7) al otro lado del mástil y cuyo eje lo soporta el cojinete (8), en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5).
La figura 3 muestra la turbina (1t) flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones periféricos (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5). El elemento de soporte intermedio (61) incrementa la superficie velica de la turbina.
La figura 4 muestra la turbina (1t), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5). El elemento de soporte intermedio (6r), en este caso recto, incrementa la superficie vélica de la turbina.
La figura 5 muestra en el mar la turbina (1t), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5).
La figura 5a muestra el elemento de soporte (6) del extremo de la turbina, cuyos brazos mas externos son rectos.
La figura 5b muestra el elemento de soporte (6) del extremo de la turbina, cuyos brazos mas externos son curvos.
La figura 6 muestra la turbina (1t), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). El extremo está sujeto al fondo mediante u pequeño mástil (5).
La figura 7 muestra la turbina (1t), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte que actúa de flotador (16) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). El extremo de la turbina está soportado por el generador (2) y este a su vez por la boya (20) anclada al fondo con la cadena (21).
La figura 8 muestra en el mar la turbina (1t) retraída por falta de viento, flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5). La placa deflectora (22) en la zona inferior del generador facilita su elevación cuando existe viento En reposo puede actuar como flotador o estar apoyada sobre una base flotante.
La figura 9 muestra en el mar la turbina (11), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) en el conjunto de soporte giratorio (4g) en el extremo superior del mástil (5). La placa (22) ha producido su elevación y extensión con la ayuda del viento.
La figura 10 muestra en el mar dos turbinas (1t), flexibles de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en su extremo libre y los cables o cordones (11). Las turbinas están unidas al eje del generador (2) y este a la cadena (21). La figura 11 muestra en el mar la turbina (1t), flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) y soportada por el mástil (5). La turbina se mantiene verticalmente cuando no hace viento por la acción de un muelle no mostrado en la figura. En el momento de producirse viento la turbina se posiciona horizontalmente.
La figura 12 muestra una turbina (1t flexible de lona o de tela plastificada, cuya forma está determinada por el elemento de soporte (6) en el extremo libre de la misma y los cables o cordones (11). Estando la turbina unida al eje del generador (2) mediante una rótula y sujeta por el soporte (23), sobre el que gira y se inclina cuando hace viento. Esta posición puede estar mantenida por medio de un muelle.
La figura 13 muestra la turbina (1t) con las palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 90° con el soporte central del mismo.
La figura 13c muestra la turbina (11) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 90° con los soportes centrales del mismo.
La figura 13p muestra la turbina (1t) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 90° con los soportes centrales del mismo. Mostrando el generador (2).
La figura 13pc muestra la turbina (11) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 90° con los soportes centrales del mismo. Mostrando el generador (2).
La figura 14 muestra la turbina (1t) con las palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 45° con el soporte central del mismo.
La figura 14c muestra la turbina (11) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 45° con los soportes centrales del mismo.
La figura 14p muestra la turbina (1t) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 45° con los soportes centrales del mismo. Mostrando el generador. (2). La figura 14pc muestra la turbina (1t) con cuatro palas de tela o lona y el elemento de soporte (6), con los brazos formando 45° con los soportes centrales del mismo. Mostrando el generador (2).
En todos lo caso el brazo más externo da forma e inclinación a las palas para que al incidir el viento se produzca el par de giro y el movimiento rotativo.
En la mayoría de estos casos la forma exterior de la turbina es piramidal o tronco-piramidal Tan solo cuando se utilizan muchas palas se puede considerar que es cónica o tronco-cónica.
Claims (18)
1. Sistema captador de energía de las corrientes marítimas, fluviales y eólicas, utilizando turbinas sencillas y eficientes y una disposición de los postes y de los generadores o su cubierta más aerodinámicos, en los ríos, en el mar y en los sistemas eólicos, se caracteriza porque las turbinas consisten en un rotor de eje horizontal, de forma piramidal, monopieza y cuyas palas o alteas adoptan forma angular, con el extremo más externo plano o curvo, y cuyo extremo o cúspide se une al extremo del eje a mover, generador o bomba, los cuales están cubiertos por una carcasa o góndola aerodinámica delante o al otro lado del mástil de sujeción, la zona superior del mástil gira con el generador y tiene un perfil aerodinámico, las turbinas están sujetas a unos medios de sujeción y accionan un generador, se añaden cables de conducción eléctrica y una instalación de seguridad y avisos.
2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en las orillas de los ríos se realizan estrechamientos artificiales con rocas o bloques de hormigón y unos postes en forma de bolardos de enganche como elementos de sujeción.
3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se aplican unas placas deflectoras que permiten en los ríos que las turbinas se sitúen en la zona central o más interna de los mismos y en el aire para iniciar su elevación con la ayuda del viento.
4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque cuando se utiliza un cable o cadena de sujeción el extremo superior del cable o cadena porta una boya o globo y el otro se fija al suelo o fondo del mar o lago mediante un lastre o bloque de hormigón.
5. Sistema según reivindicación 4, caracterizado porque se colocan dos o más turbinas sujetas a una cadena o cable dispuestos transversalmente a la corriente de agua.
6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas' o aletas son flexibles de lámina de plástico, tela o lona plastificada de espuma de polímeros plásticos como el PVC, poliuretano, polietileno, con una cubierta resistente y protectora, y actúan como veletas, utilizando materiales resistentes y de baja densidad, polímeros, fibras de carbono o vidrio con resinas y acero con una capa protectora de cinc, el plástico se refuerza con grafeno y fibras sintéticas de kevlar, vidrio o carbono
7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el elemento del extremo de las turbinas y las palas o aletas, tienen a) una inclinación respecto al eje de giro y b) son perpendiculares a la superficie de tramo central de la turbina.
8. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan turbinas en serie.
9. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque como elementos mecánicos se usan motobombas para elevar agua o accionar generadores eléctricos.
10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas, cables, cadenas, generadores o barras de sujeción tienen una densidad entre el 70% y el 130% de la del agua.
11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas de grandes dimensiones utilizan multiplicadores de revoluciones.
12. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el generador se sujeta a un punto de soporte mediante una barra y una articulación y un collarín que le permite inclinarse ligeramente vertical y horizontalmente pero no girar alrededor de su eje, ose coloca al otro lado del eje.
13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque usa un sistema de control, aviso y seguridad informa del estado de cada uno de los dispositivos
14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas se sujetan con una rótula, anilla o collarín alrededor del mástil y su unión al eje del generador eléctrico se efectúa con una unión universal o cardan.
15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas adoptan forma exterior piramidal o tronco-piramidal.
16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el mástil porta unas placas deflectoras que direccionan e incrementan el flujo de agua o aire hacia la turbina.
17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque utiliza un conducto troncocónico delante de la turbina que igualmente concentra e incrementa la velocidad del fluido sobre la turbina.
18. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en el extremo superior del mástil porta un elemento de soporte del generador, que tiene perfil aerodinámico y gira respecto al mástil mediante un vástago que se introduce en dicho mástil.
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