ES2224218T3 - Aerogenerador con efecto magnus. - Google Patents

Abstract

UNA TECNICA DE CONSTRUCCION DE MAQUINAS SEGUN LA CUAL SE HACE USO DE LA ENERGIA CINETICA Y POTENCIAL DE UN FLUIDO PARA OBTENER UNA ENERGIA MECANICA Y/O ELECTRICA, BASADA EN EL USO DE UNOS ALABES ROTATORIOS QUE INTERACTUAN CON EL FLUIDO (EFECTO MAGNUS); CADA ALABE TIENE UNA ESTRUCTURA FINAL BULBIFORME (8) QUE ROTA ALREDEDOR DE SU PROPIO EJE, ASI COMO EN LA DIRECCION HORIZONTAL DEL PROPIO FLUIDO. LA ESTRUCTURA BULBIFORME ES ADECUADA PARA RECIBIR UN APARATO CON UN MOTOR INERCIAL CENTRIFUGO QUE RECTIFICA LA FUERZA CENTRIFUGA ALTERNA PRODUCIDA. TAMBIEN SE DESCRIBE UN METODO DE CONVERSION DE ENERGIA ASOCIADO A ACCIONES FLUIDODINAMICAS EN ENTORNOS SOMETIDOS A PRESION.

Description

Aerogenerador con efecto Magnus.

Campo técnico

La invención se refiere en general a los sistemas para convertir energía, asociada a cualquier clase de fluidos, en energía mecánica. En particular, concierne a una turbina como se describe en la primera parte de la reivindicación 1. Se conocen turbinas de este tipo, por ejemplo, por los documentos US-A-4 366 386 o GB-A-2 179 014.

Técnica anterior

La energía eólica ofrece varias ventajas:

está ampliamente extendida en todo el país,

no contamina y, en comparación con otras clases de energías alternativas, tales como las radiaciones solares o la energía geotérmica, está disponible fácilmente como energía mecánica y, en consecuencia, puede convertirse en energía eléctrica. Desafortunadamente, los presentes aerogeneradores de palas convencionales tienen un coeficiente de potencia limitada y producen un trabajo relativamente inestable con respecto al tiempo.

De hecho, la utilización eficiente de la energía del viento está limitada considerablemente por la baja concentración energética -con valores medios anuales de potencia por unidad de superficie golpeada por la pala reducidos al mínimo- y por una fuerte irregularidad y variabilidad diarias y anuales.

Las plantas eólicas están sobredimensionadas con respecto a la potencia generada debido a estos elementos caracterizantes y, en particular, debido a la baja densidad energética que es posible obtener a partir del viento. Al mismo tiempo, las plantas eólicas deben tener gran resistencia mecánica para tolerar las solicitaciones inducidas por vientos fuertes.

La energía del viento es esencialmente la energía cinética de la masa de aire en movimiento debido a eventos atmosféricos barométricos o termobáricos.

Por tanto, la potencia efectiva disponible es proporcional a la velocidad cúbica del viento, pero está también en una relación directa con la energía potencial de la masa de aire debido a la fuerza de la gravedad de la tierra.

La dependencia de la densidad de potencia respecto de la velocidad cúbica del viento establece la influencia considerable que tienen las características de ventilación local en las prestaciones técnicas y económicas de un aerogenerador de acuerdo con la técnica anterior y hace más compleja la conversión de energía.

Si se duplica la velocidad del viento, como ocurre a menudo durante períodos cortos, es posible obtener ocho veces la potencia y es necesario proporcionar un sistema de control para desviar el viento, reduciendo la superficie de golpe de las palas o disminuyendo la eficiencia del rotor para evitar sobrecargas. Por el contrario, si se reduce a la mitad la velocidad, la potencia convertida se reduce sustancialmente a una octava parte, haciendo imposible que dependa de la potencia nominal diseñada de la planta eólica.

Se conocen varias clases de rotores de la técnica anterior, pero las más probadas en los últimos años son las de eje horizontal (esto es, paralelo a la dirección del viento), que tienen palas fijas con un cubo de una única pala, doble pala, triple pala, múltiple pala y ciclopala. Recientemente, se está utilizando en plantas más grandes el sistema de pala única con una parte de terminal de paso variable.

Por el contrario, nunca se emplean sistemas de conversión con un rotor que gire con respeto al cubo que soporta la pala, tanto central como periférico.

La Patente RM 94 A 000529, propiedad de SILE/FLUID-SERVICE, de 9 de agosto de 1994, se refiere a un método para ampliar la presión de superficie dinámica en máquinas mecánicas, en el que la presión de la superficie dinámica referida a la acción dinámica de un fluido de cualquier composición gaseosa o líquida, se dirige hacia las superficies externas o laterales de un par de cilindros de empuje opuestamente giratorios, produciendo así agujas abajo de los propios cilindros unos empujes dinámicos que son mayores que los obtenidos por medio de una superficie bidimensional plana y estática correspondiente sometida a la misma acción de empuje dinámico de fluido.

La Patente RM 94 A 000813 de 16 de diciembre de 1994, propiedad también de SILE/FLUID-SERVICE, se refiere a un sistema para convertir la energía cinética y potencial en una planta eólica que canaliza la vena de fluido recogida por un concentrador en un cuerpo de central en el que interactúa con los rotores de empuje con un ángulo de incidencia óptimo y en el que la sección de reacción con los rotores puede regularse dimensionalmente.

Además, se conoce que la presurización, un método estático para llenar un recipiente cerrado con presión predeterminada de acuerdo con el modelo de planta, permite que la densidad energética, que activa el componente cinético de la energía incidente sobre un elemento giratorio, se incremente cuando se incrementen la presión y la densidad. Por tanto, es posible trabajar con velocidad baja de fluido y, en consecuencia, con velocidad baja de los rotores, incluso si las condiciones de trabajo se caracterizan por la misma potencia y la misma eficiencia.

En dinámica de fluidos esto puede referirse a la situación en la que, en un sistema hidráulico de caída, además del caudal, la carga estática es un factor básico para definir la potencia de dique, ya que el caudal es un valor fijo que no cambia con el tiempo. Por tanto, si la dársena hidrostática suministra una potencia limitada, con la misma sección del tubo de caída, se puede obtener, no obstante, una presión de caída mayor elevando la dársena.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar una turbina en la que las palas que interactúan con la vena de fluido están provistas de su propio movimiento de giro alrededor de su eje más extendido. Esto hace posible aprovechar los efectos de amplificación de la presión que resultan del efecto de Magnus.

Estos y otros objetos que aparecerán de la siguiente descripción, se consiguen por las características mencionadas en la segunda porción de la reivindicación 1.

En una turbina de este tipo, las palas que constituyen los medios de interacción con el fluido en movimiento se conforman como una estructura alargada con un extremo en forma de bulbo y se constituyen como rotores quirales que son capaces de girar sobre su propio eje más extendido de acuerdo con los principios del efecto de Magnus, además de en la dirección radial de acuerdo con la dirección de avance del fluido. Tal forma de bulbo permite el mejor aprovechamiento de los componentes de velocidad de rototranslación, de la pala giratoria y del viento presente. Es por esta razón por la que las palas bajo una acción de dinámica de fluido son equivalentes a una masa acelerada que se sitúe en la zona de un diferencial energético y potencial causado por el giro. Por tanto, la masa acelerada (rotor quiral) se somete a la atracción resultante de un salto de presión que produce subidas y caídas aerodinámicas.

Por tanto, el giro de las palas quirales provoca una condición de asimetría diferencial cinética y energética en el espacio en el que se reduce el potencial de presión.

Cuando ocurre esto precisamente en la proximidad de la masa de translación (rotor quiral), ésta se somete al diferencial de presión inducido, definiendo subidas y caídas aerodinámicas.

Un desequilibrio energético temporal relativo para restablecer la simetría con respecto a la variación de presión, produce una retroalimentación que hace que la masa (rotor quiral) se someta al diferencial de potencial que se ha establecido entre los dos cuerpos: motor quiral-aire. Esto produce una presión de empuje considerable en el rotor quiral.

De acuerdo con otro aspecto de esta invención, se muestra un método en el que se introduce un fluido en un ambiente, cerrado por medio de una vasija de contención, en el que se obtiene presurización por medio de compresores dispuestos en estructuras complementarias. Dicho ambiente cerrado se subdivide en una primera sección de suministro de vena de fluido que comprende una secuencia de rotores bipolares y en una segunda sección de retorno de vena de fluido que se aloja dentro de la primera sección y comprende también una segunda secuencia de rotores bipolares.

El fluido se dirige en una dirección tal que colisiona con la primera secuencia de rotores bipolares. Cada uno de ellos gira sobre su propio eje y se dispone acoplado en pareja con otro en una secuencia multietapa 180º fuera de fase uno con respecto a otro, en la disposición de emparejamiento, en la que la forma de la vasija de contención es tal que en el extremo de la primera secuencia multietapa de parejas de bulbos quirales, los flujos de aire se transportan en la dirección de retorno, en una pareja de transportadores de retorno en la que se dispone la segunda secuencia antes mencionada de bulbos quirales, permitiendo que se alcance el aprovechamiento óptimo de la vena de fluido y del presente potencial estático, a través de su disposición en serie.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describen algunas realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, para el propósito explícito de explicarla mejor y sin limitarse por ello su alcance y el número de aplicaciones posibles. Dicho dibujo muestra individualmente:

la figura 1, una vista de una plata para aprovechar energía eólica de acuerdo con la presente invención en una realización de ciclo abierto;

la figura 2, una sección de la unidad de pala/estructura que soporta la pala;

la figura 3, una sección del bulbo quiral de la planta para el aprovechamiento de la energía cinética y potencial de acuerdo con la presente invención, en una realización de ciclo cerrado, esto es, en un túnel de viento;

la figura 4, una sección longitudinal de una planta para convertir energía asociada a acciones de dinámica de fluido en un ambiente presurizado;

la figura 5, una sección transversal global de toda la planta para convertir energía asociada con acciones de dinámicas de fluidos, en energía eléctrica, en una ambiente presurizado;

la figura 6, una sección transversal de la unidad de rotor quiral de acuerdo con la figura 4;

la figura 7, una vista desde la parte de arriba de una sección de la unidad de rotor quiral de acuerdo con la figura 4;

la figura 8, una vista de una realización de la clase de túnel de viento circular, como un anillo toroidal, en un ambiente presurizado de acuerdo con el método de la presente invención; y

la figura 9, un dibujo externo de la vasija de contención de la planta para convertir energía asociada a acciones de dinámica de fluido, en una pequeña planta presurizada eléctrica.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Debe subrayarse que, para propósitos explicativos, se han dibujado esquemáticamente las representaciones, eliminando así detalles constructivos que serían obvios e innecesarios para describir la realización preferida. Además, el número de referencia de las once figuras corresponde al mismo elemento mecánico funcional.

En la figura 1, se muestra una vista general de una planta eólica, en la que las flechas A y B indican la dirección del giro al que se someten las palas.

La figura 2 muestra en cambio una estructura en sección de una pala quiral y de una estructura de soporte que se interconecta con la propia pala quiral del cubo central.

En esta figura, se muestran claramente las siguientes partes constitutivas:

- un cubo 1 que soporta una pala giratoria 8 construida de tal forma que contenga un motor de corriente continua acoplado estrechamente sobre la porción terminal de la pala giratoria;

el cubo está constituido de tal manera que tenga en cuenta los esfuerzos estático y dinámico que se derivan del doble giro, tanto del propio cubo como de la pala giratoria 8, y utiliza cojinetes magnéticos activos u otros sistemas de contacto rodantes;

- un motor de corriente alterna o de corriente continua 2 que acciona la pala giratoria 8, adaptado para trabajar con velocidad variable, en un intervalo amplio de velocidad, de acuerdo con la carga dinámica en la pala giratoria u otra unidad de accionamiento magnética;

- un reductor de velocidad 3, común para estos usos;

- un anillo estático 4 para la alimentación electromagnética al motor eléctrico 2, a lo cojinetes, las guías y sus sistemas de control;

- cojinetes activos magnéticos 5 que casan con, y equilibran, la masa giratoria;

- guías magnéticas 6 que se acoplan estrechamente en la estructura de carga autoportante de la pala quiral;

- un contrapeso estrechamente acoplado 7 en el lado opuesto de la pala giratoria;

- una pala giratoria 8, de la clase autoportante, construida de material compuesto con una alta absorción como el tejido de fibra de Dyneema con fibra de vidrio, teniendo una malla insertada de celdas de "nido de abeja" que refuerza las porciones estresadas de alta dinámica. Un compuesto de polímero de resistencia alta mecánica de un peso específico muy bajo es adecuado para este propósito.

La pala giratoria 8 y el bulbo terminal se construyen en su configuración geométrica óptima, teniendo en cuenta los resultados proporcionados por el ordenador que lleva a cabo una simulación numérica del modelo de laboratorio y teniendo en cuenta los requisitos de mecánica aerodinámica.

Por supuesto, la planta de pala única descrita podría hacerse también como planta de doble pala, triple pala o multipala teniendo en consideración un coste incrementado de mecánica para mover las palas giratorias y el coste de una pala de soporte.

La planta para convertir energía cinética y potencial como se describe antes es claramente sólo ilustrativa de un tipo de plantas que trabajan con varias clases de fluidos, pero que pueden utilizar los mismos principios básicos. Ejemplos típicos son las aplicaciones hidráulicas, como diques de ríos o, más generalmente, barreras de ríos que realizan la transformación de energía cinética y potencial asociada con el
agua.

Es posible utilizar el mismo sistema de pala quiral y de doble pala, triple pala o multipala, con bulbo periférico, en agua, obteniendo los mismos efectos que se han verificado en el aire. Este tipo de clase de planta no cambia sustancialmente; sólo cambian las velocidades de giro con respecto al cambio de flujo hidráulico.

La planta propuesta es particularmente adecuada para flujos de marea con un gradiente hidrostático remarcable y, especialmente, para ríos con canales de grandes cursos.

En la figura 3, se muestra una realización adicional de un aparato de acuerdo con esta presente invención; deberá subrayarse que el número de referencia se refiere a los mismos componentes indicados en figuras previas, y que las direcciones de giro A y B indican el movimiento de giro compuesto de dos sistemas giratorios.

En esta realización, la planta eólica intubada con una única pala quiral giratoria difiere de la descrita previamente debido a que se inserta en una estructura de recipiente periférico circular, en guías externas, teniendo el cubo 1 que retiene la pala giratoria 8 una estructura de acuerdo con los esfuerzos dinámicos producidos por el giro y la translación del propio cubo 1 y de la pala giratoria 8, por medio de cojinetes activos u otro sistema de contacto rodante. Dicho cubo 1 de retención de pala lleva a cabo la función del cubo central en plantas previamente descritas, y las funciones físicas y dinámicas efectivas del bulbo quiral permanecen inalteradas. Además, se reduce el bulbo 8, con respecto a estructuras previas, a una zona periférica de velocidad máxima particular; de hecho, se eliminan el vástago de la pala de soporte y el reductor de velocidad relativa que conllevan una eficiencia mucho menor que uno. Diversos bulbos 8 pueden situarse en ángulos iguales, en la circunferencia externa de acuerdo con la realización particular.

Por medio de un sistema de este tipo, se descargan fuerzas directamente sobre las guías circulares magnéticas de contención que, efectivamente, llegan a ser un motor-generador lineal.

En esta realización, el bulbo quiral se comporta sustancialmente como un generador de corriente lineal y, en cuanto al bulbo quiral de única pala o de doble pala con una forma alargada, puede mejorarse esta realización por medio de cojinetes activos adecuados 5 que casen con, y equilibren, la masa
giratoria.

De esta manera, es posible obtener las prestaciones óptimas con eficiencias mejores que las que se pueden obtener con las máquinas tradicionales; se elimina la interconexión de los reductores de velocidad (que, como se ha dicho anteriormente, se caracterizan por una baja eficiencia) y se estructura la planta en un sistema de ciclo cerrado con palas quirales, en una secuencia que aprovecha la energía cinética residual en cualquier pasada de la unidad quiral.

En la figura 4, se muestra una sección de una planta de conversión en un ambiente presurizado.

El electroventilador 40 en la figura 7 (aunque lo siguiente aplica también a la planta en la figura 8) produce un flujo de aire en un túnel que es un ambiente cerrado externamente por medio de una vasija de contención 41. Dentro de este túnel, se produce una presurización por medio de compresores dispuestos en estructuras complementarias 42', 42''.

El túnel se subdivide en dos secciones:

-

una sección de suministro que comprende una secuencia de rotores bipolares 44', 44'',...44^{n};

-

una sección de retorno que comprende una secuencia de rotores bipolares 46', 46'',...46^{n}.

El flujo de aire producido por el electroventilador 40 se dirige en las direcciones X', X'' de tal manera que se invierta la secuencia de rotores bipolares 44', 44'', ...44^{n}, cada uno de los cuales gira sobre su propio eje. Los rotores bipolares están dispuestos acoplados en parejas en una secuencia multietapa -una secuencia de cuatro etapas en el caso particular de la figura 4- y las parejas están 180º fuera de fase una con respecto a otra. La forma de la vasija de contención es tal que en el extremo de la secuencia multietapa de parejas de bulbos quirales 44, los flujos de aire se transportan en las direcciones Y', Y'', en una pareja de transportadores de retorno 45', 45'' en los que se disponen secuencias adicionales de bulbos quirales 46', 46''. De esta forma, se obtiene el aprovechamiento óptimo de la vena de fluido producida por el electroventilador 40, al que el flujo de aire vuelve por sí mismo para ser llevado de nuevo al ciclo cerrado.

Deberá anotarse que la disposición secuencial de varios rotores bipolares 44 y 46 produce también una suma en serie de las potencias singulares producidas por los bulbos singulares; la potencia producida total es el resultado del aprovechamiento óptimo de la energía potencial y cinética asociada a la vena de fluido total.

Un ejemplo intuitivo que concreta el valor de las potencias y velocidades implicadas puede clarificar el efecto de presurización en esta clase de estructura.

El aparato de celda de dinámica de fluido que trabaja con una velocidad de fluido de 40 m/s suministra una potencia nominal de 139 MW; se obtiene una potencia nominal de 750 MW en el caso de que la velocidad se eleve a 80 m/s y no se cambie la presurización.

Con el objeto de obtener este nivel de potencia nominal sin trabajar en un régimen de velocidad de 80 m/s, es suficiente incrementar la presión en la estructura del recipiente 11 hasta 8 atm, para hacer que disminuya la velocidad del fluido hasta 40 m/s.

Deberá anotarse que, desde el punto de vista energético, el coste efectivo de obtener la presurización es mínimo, porque depende del mantenimiento de un nivel de presión particular en un ambiente cerrado/aislado con respecto a los cambios barométricos o con respecto a la densidad de flujo; incluso si esto no ocurre con respecto a las fuerzas de la gravedad, debido al efecto de los medios quirales activos implicados.

En las figuras 5 y 6, se muestra otra sección (a lo largo de un plano correspondiente a la línea A' - A'' de la figura 4) del aparato que realiza el método de acuerdo con la presente invención. Estas figuras tienen en consideración la estructura de un bulbo quiral 44 en el que se establecen los dos devanados electromagnéticos 51' - 51'' para el giro del bulbo, alrededor de su propio eje, así como la estructura del bulbo de material ligero.

Además, es posible considerar otro bulbo, situado diametralmente opuesto y 180º fuera de fase, con respecto al de la figura, en la zona más externa del aparato que realiza la presente invención; es posible también diseñar otra pareja de bulbos quirales externamente al mostrado en la figura 6 que permita aprovechar el flujo de retorno que procede del electroventilador, mientras que el bulbo mostrado se dispone para ser golpeado únicamente por el flujo de suministro X''.

Cuando el bulbo comienza a girar, se comporta como un rotor de un motor eléctrico lineal, en el que la parte estatórica está constituida por los dos bastidores GA y GB en los que se colocan unos medios de escobilla 52' y 52'' con sus zapatas polares relativas 53' y 53'', como se muestra claramente en la figura 7. La figura 7 es una sección desde la parte de arriba del mismo bulbo quiral mostrado en la figura 6; dichos sistemas tienen la tarea de convertir la energía del potencial estático y dinámico de fluido proveniente del mecanismo de dinámica de fluidos original 40 en energía eléctrica a través de los efectos de Magnus de desviación.

Deberá anotarse en particular que, preferiblemente, los bastidores de secciones de acero contienen la parte estatórica del generador lineal que pasa a través del bastidor completo en ambos lados.

Los dos rotores quirales opuestos bipolares que definen subidas y caídas, se comportan como dos rotores del rotobarco Bletner, en el que el generador lineal, que se comporta como la carga, es el barco. La analogía es incluso más apropiada debido al bajo régimen de velocidad obtenido por medio de la presurización que permite una alta eficiencia vorticial. Por supuesto, una realización práctica del motor de soplante primario puede llevarse a cabo a través de una turbina de pala periférica que ha de ser insertada directamente en los bastidores del túnel y que divide, si fuera necesario, la potencia de accionamiento en las dos secciones del túnel; este sistema permite reducir espacios y mejorar la eficiencia de la dinámica de fluidos de los flujos dinámicos en movimiento.

Actualmente, por medio de tecnologías extraligeras y materiales compuestos, es posible realizar estructuras caracterizadas por una resistencia excelente a la fatiga y los esfuerzos dinámicos, incluso si no son en absoluto estructuras pesadas.

Esta considerable reducción de peso permite una potencia de accionamiento electromagnético muy limitada, tanto en la sección eléctrica como en la sección de regulación de velocidad electromagnética.

Por tanto, los costes energéticos para activar los rotores quirales son muy bajos e insignificantes para la eficiencia global del sistema.

En la figura 8, se muestra una sección a lo largo del plano habitual A'-A'' de una realización adicional de la presente invención; esta realización se basa en una estructura cerrada toroidal que ofrece la ventaja de no tener una sección de retorno en el túnel de viento, y obtener una circulación homogénea y caídas de presión de aire limitadas a lo largo del circuito intubado 41.

Como se ha descrito previamente, empleando la misma energía cinética, un sistema de este tipo permite una conversión de los potenciales estáticos y dinámicos con la máxima eficiencia, considerando los requisitos de trabajo de la presurización, que permite una reducción de espacio efectiva, un "factor de calidad" mejorado del sistema dinámico de acuerdo con la invención y una construcción simplificada.

En una realización adicional, en lugar de estar dispuestos en una estructura bipolar, los bulbos quirales pueden insertarse en la estructura de túnel tanto en una estructura tripolar como tetrapolar de tal forma que se disminuyan las velocidades periféricas de los propios bulbos. De esta forma, los requisitos operativos de una velocidad periférica reducida bajo la misma producción de energía eléctrica cumplen consistentemente con la carga de trabajo electromagnética.

La figura 9 muestra un dibujo externo de una celda de presurización de acuerdo con el método de la presente invención. Dicha celda está construida en una forma rectangular en lugar de en una forma cilíndrica, tal como para tanques presurizados habituales; la forma rectangular procede de la experiencia y de la necesidad de realizar el mantenimiento de las partes electromagnéticas y mecánicas móviles.

De acuerdo con las pruebas ya realizadas para estaciones de vacío, dicho sistema ofrece ventajas de espacio remarcables; instalaciones de desmontaje, apertura completa de celda, mantenimiento rápido de partes electromagnéticas. Los módulos de estas celdas, como el mostrado en la figura 9, ya se conocen. Tienen una longitud de hasta 11 m con una superficie transversal de 9 m^{2}.

Por supuesto, para meras aplicaciones industriales en las que el personal especializado es ya capaz de realizar el mantenimiento de la estación térmica de alta presión, la presurización podría elevarse a 50 bar.

Aplicabilidad industrial

Estas pequeñas estaciones eléctricas son particularmente adecuadas para fábricas pequeñas, hospitales, plantas de hoteles, conglomerados civiles e industriales, motores navales, etc.

Más generalmente, de acuerdo con la presente invención, el método y la planta pueden emplearse como acumuladores de energía cinética, en vehículos a motor tales como coches a motor, camiones, autobuses, camionetas a motor, aviones, estaciones espaciales orbitales, barcos, motores de lanchas. Tales acumuladores de energía cinética y potencial permiten el máximo ahorro energético y la mínima contaminación debido a los fluidos o compuestos empleados.

Por supuesto, la energía producida puede utilizarse para producir energía eléctrica y calor por medio de intercambiadores de calor de aceite diatérmico adecuados y, en consecuencia, agua caliente, vapor sobrecalentado, vapor de baja presión, vapor de presión media y todos los servicios generales para la industria o edificios públicos y privados.

Es bueno tener en consideración un aspecto adicional de la aplicación de rotores quirales y de los efectos de Magnus partiendo del hecho de que la reversibilidad es una condición intrínseca de todas las máquinas de dinámica de fluido. Si en lugar de trabajar como una conversor de energía potencial y cinética, se emplean rotores quirales en una acción inversa, es decir, movidos por un motor, manteniendo sus características de giro quiral producido por los respectivos motores de accionamiento, se obtiene movimiento de dinámica de fluidos con un agujero de potencial que puede enviarse, como una subida o una caída, con respecto al sistema de referencia de la tierra, de acuerdo con el giro a la derecha o a la izquierda, respectivamente. Considerando la posibilidad de utilizar este sistema como un sistema de subida vertical, como la producida por los rotores de un helicóptero tradicional, la principal diferencia con los rotores tradicionales es que con rotores quirales no hay actividad de bombeo ni de giro del aire incidente, sino que se tiene el componente en relación con un agujero considerable de potencial y de presión: desde un punto de vista cualitativo, este agujero de presión trabaja de forma similar a cuando un avión entra en una bolsa de aire, pero de la manera opuesta.

Claims (10)

1. Una turbina para convertir energía asociada con acciones de dinámica de fluido que comprende un cubo central (1) y palas (8) que están soportadas por el cubo (1) y se extienden radialmente respecto del mismo a lo largo de un eje radial, constituyendo las palas unos medios de interacción con el fluido en movimiento, estando conformadas como estructuras alargadas y estando constituidas como rotores quirales (8) que son capaces de girar alrededor del eje radial de acuerdo con los principios del efecto de Magnus, caracterizada porque las palas tienen un extremo en forma de bulbo.

2. Una turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende:

-

el cubo central (1) que soporta las palas giratorias (8) constituidas de forma que tienen en cuenta los esfuerzos estáticos y dinámicos que se derivan del doble giro, tanto del propio cubo como de las palas giratorias (8), utilizando dicho cubo unos cojinetes magnéticos activos;

-

un motor de accionamiento (2);

-

un engranaje multiplicador (3);

-

un anillo giratorio estático (4) con contactos eléctricos deslizantes para la alimentación eléctrica al motor eléctrico (2), a los cojinetes (15) y guías y a su sistema de control;

-

cojinetes activos magnéticos (5) que casan con la masa giratoria y la equilibran;

-

guías magnéticas (6) estrechamente acopladas en la estructura autoportante de las palas quirales para reducir la fricción;

-

las palas giratorias (8) de la clase autoportante.

3. Una turbina de acuerdo con las reivindicaciones previas, caracterizada porque está prevista una estructura de recipiente circular periférica en la que la estructura de bulbo se inserta en guías externas con el cubo (1) que retiene los bulbos giratorios (8), adecuada para soportar el giro y la traslación del propio cubo con los bulbos, siendo dichos bulbos reducidos a una zona de velocidad máxima particular con objeto de eliminar el vástago de soporte de las palas y el reductor de velocidad relativo y estando dichos bulbos simétricamente dispuestos bajo ángulos iguales sobre la circunferencia externa, asumiendo así la resultante de fuerza la dirección adecuada para cargar directamente un motor-generador lineal.

4. Una turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque un fluido fluye en un ambiente, cerrado por medio de una vasija de contención (41), en la que se obtiene presurización por medio de compresores dispuestos en estructuras complementarias, estando dicho ambiente cerrado subdividido en una primera sección de suministro de vena de fluido que comprende una secuencia de rotores bipolares (44', 44'',...44^{n}) y en una segunda sección de retorno de vena de fluido que comprende una segunda secuencia de rotores bipolares (46', 46'',...46^{n}), y porque fluido fluye en las direcciones (X', X'') de forma que choque con la primera secuencia de rotores bipolares (44), que giran, cada uno, alrededor de su propio eje y están dispuestos acoplados en parejas en una secuencia multietapa, 180º fuera de fase uno con respecto a otro, en la disposición de emparejamiento; siendo tal la forma de la vasija de contención que en el extremo de la primera secuencia multietapa de pares de bulbos quirales (44) el fluido fluye en las direcciones de retorno (Y', Y''), en una pareja de transportadores de retorno (45, 45'') en la que se dispone dicha segunda secuencia de bulbos quirales (46), permitiendo obtener el aprovechamiento óptimo de la vena de fluido a través de su disposición en serie.

5. Una turbina de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque la estructura del ambiente presurizado es tal que la vena de fluido que procede de la segunda secuencia de bulbos quirales (46) es devuelta a la entrada, para trabajar de nuevo en el ciclo cerrado.

6. Una turbina de acuerdo con las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque la disposición secuencial de rotores bipolares (44, 46) en un ambiente presurizado realiza una suma en serie de las potencias individuales producidas por los bulbos individuales, proporcionando una potencia de salida total que es la resultante del aprovechamiento de toda la energía potencial y cinética de la vena de fluido.

7. Una turbina de acuerdo con las reivindicaciones 4, 5 y 6, caracterizada porque en un ambiente presurizado cada bullo giratorio trabaja efectivamente cuando el rotor de un motor eléctrico lineal, en el que la parte estatórica está constituida por dos bastidores (GA, GB) en los que están situados unos medios de escobilla (52', 52'') con sus zapatas polares relativas (53', 53''), teniendo dichos medios de escobilla la tarea de convertir la energía original potencial y mecánica/dinámica de fluido en energía eléctrica.

8. Una turbina de acuerdo con las reivindicaciones 4-7, caracterizada porque en un ambiente presurizado la vasija de contención en la que se realiza la presurización por medio de compresores dispuestos en estructuras complementarias, es un ambiente cerrado estructurado como un anillo circular toroidal que comprende una secuencia de rotores bipolares (44', 44'',...46', 46''...) dispuestos en serie en el perímetro circular y espaciados uno con respecto a otro para aprovechar la energía cinética residual en cada pasada.

9. Una turbina de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque en un ambiente presurizado la estructura de anillo toroidal comprende una secuencia de seis u ocho rotores bipolares dispuestos en serie a lo largo del perímetro circular.

10. Una turbina de acuerdo con las reivindicaciones previas, caracterizada porque en un ambiente presurizado los rotores quirales, en vez de disponerse en una estructura bipolar, se insertan en la estructura de túnel tanto en forma tripolar como tetrapolar de tal forma que se disminuyan las velocidades periféricas de los propios rotores quirales, cumpliendo con los requisitos operativos de una velocidad periférica reducida, bajo la misma producción de energía eléctrica consistente con la carga de trabajo electromagnética.