ES2405836B1 - Generador eólico de eje vertical mejorado, sobre perfil aerodinamico de eje libre. - Google Patents

Abstract

Generador eólico de eje vertical mejorado, sobre perfil aerodinámico de eje libre.#La invención se refiere a un generador eólico constituido por una carcasa vertical en forma de ala de avión de eje libre, que actúa como una veleta, enfocándose al viento. La carcasa se encuentra convenientemente sujeta al eje de un elemento al cual provee de energía, permitiendo a todo el sistema un movimiento rotatorio, igual que una veleta. La carcasa alberga un molino de viento constituido por un eje vertical y al menos dos palas curvadas o rectas, situado en una posición aproximadamente a dos tercios de la longitud total de la veleta en forma de perfil aerodinámico de ala de avión, en su parte trasera y en la cara del ala, en la cual se genera el vacío que provoca el efecto de sustentación del ala. La carcasa presenta espacios para diferentes usos en sus lados exteriores.

Description

GENERADOR EÓLICO DE EJE VERTICAL MEJORADO, SOBRE PERFIL AERODINÁMICO DE EJE LIBRE.

Sector de la técnica

El sedor de la técnica de la patente objeto de esta invención se encuadra en el sector de la industria de la generación eólica, y más específicamente en la de los generadores de eje vertical.

Estado de la técnica

El estado de la técnica aporta algunos sistemas y dispositivos eólicos similares o generadores eólicos que no aprovechan la ventaja que este generador expfota, así como tampoco presentan las caraderísticas de la invención propuesta.

Asl, en el estado de la técnica encontramos el documento ES 2 026

772 en el que se aporta un dispositivo publicitario tipo bandera con ondeo forzado, caracterizado por cuanto a uno de los extremos de un mástil o asta hueco se acoplan unos medios generadores de un flujo de aire forzado, tal como la turbina, mientras que en el extremo superior se dispone de una tobera oon los pertinentes defJectores y con unos medios para sujeción de la bandera o estandarte. Esta patente presenta el inconveniente de no ser autónoma ya que

depende de la alimentación eléctrica que debe recibir la turbina.

Por otro lado, en el documento ES 2 288 449 encontramos un aerogenerador de eje vertical, en la base del cual se acopla un generador elédrico y todo el conjunto sobre una estrudura base, presentando dicho eje

una serie de brazos radiales, que en el extremo incorporan palas verticales, que reciben el impulso del viento que propicia su giro, al tiempo que dichas palas giran sobre un eje central, de forma que se sitúan enfrentadas al viento en el avance y paralelas al viento en el retomo, para maximizar el impulso del viento cuando lo reciben de frente y minimizar la acci6n de frenado cuando se enfrentan al viento en su retomo, caracterizado porque cada una de las palas presenta en secci6n un cuerpo con fonna lunar, definida por dos líneas curvas, la

Exterior de menor radio que la interior, la cual define una concavidad que

conforma una superficie a modo de vela de barco, que se enfrenta al viento en Jos 1800 en los que ésta lo recibe de frente, situándose de perfil cuando la pala

ocupa la posición diametralmente opuesta a la dirección del viento, definiendo en

esta posición una superfICie en curia a modo de ala de avión que, enfrentada al viento durante el retomo, penetra en el aire y colabora en el movimiento del eje central, manteniéndose esta posición hasta que pasa por la zona diametral

opuesta a partir de la eual el viento sopla empujando la vela, que vuelve a

posicionarse enfrentada al viento. Esta patente presenta el inconveniente de no contar con un espacio publicitario y no es aplicable a farolas ni ningún otro tipo de mobiliario urbano.

Asi mismo el documento más parecido encontrado en la búsqUeda

previa, PCT I CA 002031 , tiene la desventaja de la colocación de un generador

de 'tipo Savonius en la parte superior de un poste de transporte de electricidad, limitando la situación, el uso del generador y su mismo rendimiento que no muestra mejora alguna respecto a los generadores eólicos de eje vertical tradicionales.

Algunos generadores eólicos con eje vertical conocidos actualmente son: a) Savonius: las turbinas Savonius son un tipo de turbinas de eje vertical usadas para convertir el poder del viento en torsión sobre un eje rotatorio. Fueron

inventadas por el ingeniero finlandés Sigurd J. Savonius en 1922. Puede arrancar con poco viento, siendo muy sencilla su fabricación, tiene una velocidad de giro pequei"la y su rendimiento es relativamente bajo. b) Darrieus: debe su

nombre al ingeniero francés George Oarrieus, quien patentó el diseno en 193t . Requiere vientos de 4 a 5 mis, manteniendo grandes velocidades de giro y un buen rendimiento. e) Indesmedia EOL en Espana: se trata de un prototipo de

aerogeneradores de eje vertical cuyo campo de apficación son los entornos urbanos y que abre un nuevo espacio para el desarrollo industrial vinculado a la

investigación y el desarrollo de soluciones energéticas renovables. Se

caracterizan por sus palas, alcanza los cinco kilovatios de potencia nominal y su estructura está especialmente disenada para poder colocarlos en edificios.

Estas invenciones presentan el inconveniente que uno de los cuerpos de la turbina trabaja siempre contra la dirección del viento. Es por esto que los rendimientos de las turbinas eólicas verticales son inferiores a las turbinas eólicas de eje horizontal.

Descripción de la Invención

La invención se refiere a un generador eólico constituido por una carcasa vertical en forma de ala de avión de eje libre, que actúa como una veleta, enfocándose al viento. La carcasa se encuentra convenientemente sujeta al eje de un elemento al cual provee de energía, permitiendo a todo el sistema un movimiento rotatorio, igual que una veleta. La carcasa alberga un molino de viento constituido por un eje vertical y al menos dos palas curvadas o rectas, situado en una posición aproximadamente a dos tercios de la longitud total de la veleta en forma de perfil aerodinámico de ala de avión, en su parte trasera y en la cara del ala, en la cual se genera el vaclo que provoca el efecto de sustentación del ala. La carcasa presenta espacios para diferentes usos en sus lados exteriores.

Descripción de las figuras

Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria se acompaftan dos dibujos en el que a título de ejemplo se representa un caso práctico de realización no limitativo del generador en cuestión.

FIGURA 1: Vista en planta con corte del generador sobre el perfil aerodinámico de ala de avión.

FIGURA 2: Vista en perspectiva de un poste urbano y poste para catenaria de tranvia con el generador de eje vertical y el perfil aerodinámico en el que va colocado.

En las figuras los elementos numerados corresponden a lo siguiente:

1) Eje de rotación de la veleta en forma de ala de avión colocado en el

eje del poste. 2) Carcasa de la veleta en forma de ala de avión y espacio publicitario. 3) Eje de rotación del generador eólico. 4) Palas del generador eólico. Mostrado modo de ejemplo no limitativo. 5) Zona en la cual se genera la aceleración del viento por efecto del

vacío generado por el perfil del ala de avión y mostrado por la separación de las que indican el viento. (esta zona no se muestra en

la FIGURA 2) 6) Soporte para catenarias de tren o tranvía. Mostrado a modo de ejemplo no limHativo.

7} luminaria para farolas urbanas u otro objeto receptor de la energía del generador. Mostrado a modo de ejemplo no limitmivo.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un generador eólico de eje vertical sobre un perfil de ala de avión , con aplicación en toda dase de elementos que

puedan disponer de un perfil aerodinámico de ala de avión en posición vertical u

horizontal de eje libre, como por ejemplo: alerones de automóviles, velas rígidas de barcos, postes urbanos o cualquier otro elemento que, en su estructura, pueda disponer de un perfil de ala de avión con eje libre para enfocarse a la dirección del viento. Dicho generador presenta unas características verdaderamente novedosas que mejoran el rendimiento neto del generador eólico y capta mejor la fuerza del aire que incide contra el perfil de ala y el

generador eólico sHuado dentro de él.

Aunque la invención propuesta es aplicable a distintos tipos de objetos, es particularmente interesante su utilización en automóviles, velas de barcos rígidas, y diferentes postes urbanos como farolas, postes de catenarias de tranvías y otras aplicaciones urbanas como los postes publicitarios. Y se puede utilizar para surtir adecuadamente de energía eléctrica proveniente de una

Fuente renovable como es el viento y que precisan todos estos elementos en los que pueda estar colocado este generador eólico. Hay que tener en cuenta que por lo general la energía eléctrica utilizada proviene de fuentes no renovables, y que en determinados casos son dafUnas para el medio ambiente y hasta pueden resultar peligrosas por su toxicidad o por su punto de ignición. La invención aporta un generador e6tico de eje vertical mejorado, que instalado convenientemente en estos elementos dolan a éstos de características que resuelven los inconvenientes mencionados anteriormente aportando varias ventajas que explicaremos detalladamente más adelante.

Sin embargo, no se conoce un generador eólico basado en un conjunto de métodos, materiales y elementos que presentan características tan novedosas y que aportan beneficios significativos frente al estado de la técnica actual, aportando una serie de avances en los elementos ya conocidos con sus ventajas correspondientes.

En particular:

Es un aparato autónomo, es decir, se auto alimenta eféctricamente.

Es respetuoso con el medio ambiente y utiliza una fuente renovable

como es el viento.

Debido a las formas, tamano y otras características, puede ser

fácilmente aplicable al mobiliario urbano, como por ejemplo, a las

farolas o postes de catenaria de tranvías o trenes de cortas distancias

o cercanías, Velas rígidas de barco y Alerones de automóviles. Su fabricación no presenta grandes dificultades por lo que resurta económíco. Sus costes de mantenimiento son mínimos. Presenta un espacio para diferentes usos: Iluminación, ornamental o publicitario.

Asl, la invención se constituye a partir de los siguientes elementos:

Una carcasa de forma de ala de avión de perfil normalizado NACA que se

encuentra con el viento desde su parte más gruesa, tal y como lo hacen las alas

de avión colocado verticalmente, y que pivota sobre un eje en esa misma parte

que la hace enfocarse al viento, como una veleta. Dentro de esa carcasa,

S

situada en una posición especifica aproximadamente a 213 de la distancia del

extremo redondeado pivotante y solamente sobresaliendo por uno de k>s lados

del perfil de ala, se encuentra el generador eólico de eje horizontal, cubierto por

la misma carcasa en forma de ala, en la parte que se enfrenta al viento o parte

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negativa. Quedando asi, el eje y la parte negativa del las palas, la que incidirla

directamente contra el viento del generador, ocultas, dentro de la carcasa y sin

ofrecer resistencia al viento. Sí bien la parte que recoge la fuerza del viento se

sitúa fuera de la carcasa en forma de ala, de manera que el viento indica

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directamente sobre las palas del generador. El número de palas del generador

puede variar de dos a tres. El efecto de vacío que se genera en la parte superior

del ala de avión, en la cual está situado el generador y que provoca el efecto de

sustentación del avión en el aire, se utiliza, en este caso, para forzar la posición

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del ala o ala-veleta en una posición más favorable a la incidencia del viento y

para contrarrestar la fuerza que ejerce el viento en el generador eólico de eje

vertical y que provocarla su giro a una posición menos favorable. Además, el

perfil en forma de ala de avión provoca un incremento de la velocidad del viento,

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justo en la posición 213, en la que está colocado el generador eólico. El

incremento de la velocidad del viento, en ese punto, depende de la forma del

perfil de ala elegido, su grosor y de factores constructivos muy variables, desde

la forma de las palas del generador eólico, hasta la superficie más o menos lisa

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del ala o incluso del entorno externo cercano al aparato. El Generador se sujeta

convenientemente dentro de la carcasa en forma de ala en la parte superior y en

la inferior, permitiendo a todo el generador un movimiento rotatorio. El perfil de

ala de eje libre o ala-veleta se presenta exteriormente un espacio para diferentes

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usos en ambos lados de la carcasa.

El funcionamiento consiste en que el viento incide contra el frontal

redondeado del perfil de ala de avión y se desliza por ambos laterales, 40 provocando por uno de ellos un efecto de vacio que incrementa la velocidad del viento en esa parte, mientras que en la otra se provoca el efecto contrario. El

Viento acelerado en la parte del ala en la que se provoca el vacio impacta con las palas verticales del generador, cediendo su fuerza de empuje a estas. Una vez en movimiento, el generador provoca un efecto de vacío en la zona abrigada por el viento dentro de la carcasa en forma de ala. Asi, la fuerza negativa que

5 podria existir se convierte en positiva al vaciar literalmente el espacio negativo.

El modo de realización preferida dada a manera de ejemplo no limitativo se constituye a partir de una carcasa vertical (2) de forma de ala de 10 avión con el generador eólico vertical colocado en el lado que este perfil de ala genera el mayor vacío sustentador (5). La carcasa se encuentra convenientemente sujeta al poste de cualquier elemento al cual provea de energía (6 y 7), permitiendo a toda la carcasa un movimiento similar a una veleta 15 sobre el eje de rotación (1). En la posición especificada (5) La carcasa alberga un molino, o generador eólico de eje vertical, constituido por un eje (3) y al menos dos palas verticales curvadas o con un pequeno pliegue al final de las mismas (4). La Carcasa presenta espacios publicitarios en sus lados exteriores

20 (2).

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   1.-GENERADOR EÓLICO DE EJE VERTICAL MEJORADO, SOBRE PERFIL AERODINÁMICO DE EJE LIBRE, caracterizado por una carcasa vertical u horizontal en de forma de ala de avión, que actúa como una veleta pivotando sobre un eje situado en la posición más gruesa del ala y que se enfrenta al viento.
2. 2.-GENERADOR EÓLICO DE EJE VERTICAL MEJORADO, SOBRE PERFIL AERODINÁMICO DE EJE LIBRE, según la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa se encuentra convenientemente sujeta en el eje, de un poste u objeto al cual proveerá de energia, permitiendo a toda la carcasa del generador un movimiento rotatorio libre o forzado.
3. 3.-GENERADOR EÓLICO DE EJE VERTICAL MEJORADO, SOBRE PERFIL AERODINÁMICO DE EJE LIBRE, según las reivindicaciones 1 a la 2, caracterizado porque la carcasa alberga un molino constituido por un eje vertical y al menos dos palas curvadas o rectas, situado en una posición aproximadamente a dos tercios de la Iong~ud total de la velela en fonoa de ala, en su parte trasera y en la cara del ala, en la cual se genera el vacío que provoca el efecto de sustentación del ala.
4. 4.-GENERADOR EÓLICO DE EJE VERTICAL MEJORADO, SOBRE PERFIL AERODINÁMICO DE EJE LIBRE, según reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado porque la carcasa presenta espacios planos para diferentes usos en sus lados exteriores.