ES2531903B1 - Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada - Google Patents

Abstract

Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), para la generación de energía, que dispone de varias piezas tales como una voluta (3) que es atravesada por varios inyectores venturi (8), además de un rodete (5), que incorpora unos vaciados, todo ello proporciona un mayor rendimiento energético.#Así, el flujo de aire o líquido, penetra en la turbina, a través de una toma (2), siendo captado por el rodete (5), que desagua el líquido o gas a presión. En la voluta (3) se disponen inyectores venturi (8), que inyectan aire a presión atmosférica originando micro burbujas que proporcionan un mayor rendimiento en la turbina. En el eje central (6), del rodete (5), se puede incorporar varios aparatos: generadores, volantes de inercia, o desmultiplicadores de potencia.

Description

DESCRIPCIÓN

Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada.

Objeto de la invención 5

La presente invención, de acuerdo como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una turbina gasohidraúlica de cavitación controlada, que esta específicamente diseñada para una instalación interpuesta en serie en tuberías presurizadas de suministro, tanto hidráulico como neumático, y que mediante la 10 incorporación de un generador eléctrico, es capaz de producir energía eléctrica.

La referida invención por la acción conjunta de una serie de componentes, que serán descritos convenientemente, transforma la energía hidráulica o neumática, inherente a una tubería a presión a través de la cual circula un fluido o gas, en energía eléctrica 15

La innovación de la presente invención viene dada en la geometría, de la propela o rodete desarrollado para trabajar en una combinación de distintas densidades del fluido, y la gasificación del flujo circundante en el interior de la voluta mediante la inserción en la voluta de micro inyectores venturi con válvula antirretomo realizándose de esta manera la 20 producción de micro burbujas de aire y la mezcla de éste con el líquido de su interior al producir un desequilibrio de presiones entre dos fluidos exterior e interior de la voluta por depresión esta singular combinación de acción reacción entre dos densidades, gas, líquido aumenta considerablemente el rendimiento del flujo interior con la creación de micro burbujas en sus paredes aumentando su velocidad y disminuyendo su rozamiento 25 que se traduciría en pérdidas de carga por rozamiento, todo lo cual, configura una turbina de ideales características para trabajar con presión, tanto delantera como trasera al crear empuje en su salida permitiendo a la turbina un especial rendimiento y funcionamiento en tuberías presurizadas.

30

La incorporación de unos inyectores gasificados tipo venturi atravesando equidistantemente la voluta, permite inyectar aire a presión atmosférica procedente del exterior, originando en el interior de la voluta una cavitación controlada de micro burbujas, las cuales, proporcionan un mayor rendimiento a la turbina objeto de la presente invención. 35

El especial diseño de su rodete le permite trabajar en condiciones de dos fluidos de distinta densidad, ya que su diseño describe una semiparábola concentradora con forma simétrica biconvexa con diseño para distintos flujos. Esto implica un excelente rendimiento y empuje a la salida del mismo y una ausencia total de ruido. En suma, se 40 trata de aplicar al campo de las turbinas los avances realizados por la aeronáutica. La serie de perfiles NACA fue desarrollada para proveer una familia estandarizada de geometrías de perfiles para desarrollo aeronáutico y análisis de ingeniería. Las palas del rotor de una turbina de viento o hidráulica son semejantes a las alas de un avión. De hecho, los diseñadores de palas de rotor usan a menudo perfiles clásicos empleados en 45 el diseño de ala de avión, como sección transversal en la parte exterior de la pala. Sin embargo, los perfiles gruesos de la parte interior de la pala suelen estar específicamente diseñados para turbinas de viento.

Así la referenciada turbina está integrada principalmente por varios componentes, tales 50 como una voluta, en cuyo interior existe una canalización dispuesta en espiral, y unos

micro inyectores gasificados tipo venturi antirretomo, insertados y comunicando el exterior de la voluta con su interior a la vez que rodean de manera y número según diseño que puede presentarse en diversas geometrías.

De este modo, se permite el paso del fluido o gas directamente desde la voluta a la 5 propela o rodete, el cual, recibe el flujo previamente micro gasificado de la voluta; un eje que gira solidario a la propela y a un difusor cónico, que minimiza las turbulencias en la salida de la turbina.

El conjunto formado por el eje central, la propela y el difusor forman el rotor de la turbina. 10 El rotor es el encargado de transmitir el movimiento giratorio de la propela al generador eléctrico. De igual modo, la turbina objeto de la presente invención, dispone de dos toberas, una de entrada por donde es introducido el fluido procedente de cualquier turbina de suministro, y otra tobera de salida, por donde es devuelto el fluido a la tubería. La voluta, así como las distintas piezas que componen la turbina, podrán ser fabricadas 15 en diferentes metales, así como en materiales polímeros, siempre que sean apropiados a las características técnicas y condiciones requeridas en su instalación. La referenciada voluta estará sellada en todo su contorno o perímetro, con la finalidad de impedir filtraciones o fugas del fluido.

20

La presente invención presenta varias características destacadas, como ser capaz de producir energía eléctrica en tuberías presurizadas estableciendo un diferencial de presión al ser intercalada en serie con las tuberías con un rendimiento mecánico del 75% con una pérdida de carga muy pequeña permitiendo el paso del fluido con normalidad por las redes malladas de agua potable, por ejemplo de nuestras ciudades. 25

La especial configuración de la voluta, que dispone de una canalización interior comunicada con el exterior por unos micro venturi que rodean la misma para la producción y mezcla de micro burbujas de aire en el fluido del interior de la voluta, más el especial diseño de la propela o rodete con su especial geometría en sus álabes para 30 trabajar entre dos densidades de fluido y presión diferencial, proporciona un mayor rendimiento, y consiguiendo ser la única turbina hidráulica o de gas que trabaje en presión diferencial.

Campo de aplicación 35

El campo de aplicación de la presente invención es el de la industria productora de energías limpias o alternativas, transformando la energía hidráulica o neumática procedente de unas tuberías presurizadas, en energía eléctrica, por ejemplo para su aplicación en redes de agua potable en las ciudades y regadíos. 40

Antecedentes de la invención

Las turbinas hidráulicas y de gas actuales se diseñaron para aprovechar toda la energía cinética de un fluido, líquido o gaseoso. Por consiguiente, a su salida o escape las 45 presiones de los líquidos y los gases es cero por lo cual no pueden utilizarse en tuberías presurizadas de ninguna clase puesto que a su salida los fluidos no contendrían energía para llegar a su destino (redes de agua potable, regadío o gaseoductos) perdiendo toda su efectividad las turbinas actuales, Francis, Caplan, Peltón, flujo cruzado o turbinas de gas varias. 50

Así, todos los intentos llevados a cabo para recuperar energía en las tuberías presurizadas o redes de agua potable en ciudades, gaseoductos, etc, han resultado un fracaso por el especial diseño de las maquinas hidráulicas y gas actuales y por la enorme pérdida de carga provocada en las tuberías presurizadas por este tipo de maquinas, en estas redes malladas existe una energía potencial muy importante que se traduce en 5 millones de metros cúbicos circulando por las tuberías de todas las ciudades del mundo y sistemas de regadío entubado.

En la actualidad, no existe en el mercado ninguna turbina trabajando en estas condiciones para la producción de energía eléctrica en tuberías ni gaseoductos 10 presurizados, todas las actuales turbinas trabajan con cámara de descarga a presión cero delante o a su salida, presas, embalses, etc.

Descripción de la invención

15

Con la finalidad de resolver los inconvenientes que han sido planteados en los párrafos anteriores, es decir, la baja producción de energía, y por tanto el desaprovechamiento en los sistemas de tuberías actuales, ha sido ideada la turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), objeto de la presente invención, es decir, principalmente para obtener un mayor rendimiento energético. Así, la turbina objeto de la presente invención, obedece a 20 la siguiente dinámica de funcionamiento.

El flujo de aire o líquido, con una determinada presión, Penetra en el interior de la turbina, objeto de la presente invención, a través de una tobera de entrada (2) De este modo, el especial diseño de la voluta (3), rodeada de inyectores gasificados venturi (8) los cuales 25 tienen por finalidad la gasificación del fluido interno mediante el aprovechamiento del desequilibrio de presión atmosférica del exterior, respecto a su interior, con ello se provoca la generación de una serie de micro burbujas en el interior de la voluta, cuyo número varía en función del régimen de trabajo aplicado. Así, una vez utilizado este flujo se canaliza hacia el exterior por medio de una tobera de salida (4). El eje central (6), que 30 atraviesa el rodete (5), puede incorporar, uno o varios aparatos o elementos tales como generadores (7), volantes de inercia, o desmultiplicadores de potencia, etc, los cuales pueden ser colocados en el eje central (6) del rodete (5), de forma indistinta.

Es entonces un objeto de la presente invención, proveer una turbina gasohidraúlica de 35 cavitación controlada (1), que tiene por finalidad la generación de energía en tuberías presurizadas, mediante una serie de procesos inducidos, junto con la incorporación de una serie de piezas y elementos, principalmente un rodete (5), con una forma desarrollada para su trabajo entre dos densidades de fluido diferentes impulsando el fluido en dirección natural a su giro siguiendo efectos de coriolis, que dispone 40 equidistantemente de unos inyectores gasificados venturi anti retomo (8), insertados y rodeando la voluta producen una micro gasificación del fluido interno (agua) en el fluido, producido por la cavitación o generación de micro burbujas controlada que produce una aceleración del flujo en el interior de la voluta (3), eliminando el rozamiento en las paredes de la misma con un considerable aumento del rendimiento energético. 45

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria 50

descriptiva un juego de dibujos, en los que con carácter ilustrativo, y no limitativo se ha representado lo siguiente:

- La figura 1 muestra una vista esquemática en sección de perfil de la turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), objeto de la presente invención. 5

- La figura 2 muestra una vista en sección detalle del inyector gasificado venturi anti retomo (8).

10

- La figura 3 muestra una vista esquemática en tres dimensiones de la turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), objeto de la presente invención.

15

- La figura 4 muestra una vista en tres dimensiones del rodete o propela (5), incorporado en la presente invención.

Descripción de la forma de realización preferida

20

Como se puede observar en las figuras referenciadas, la turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), consta de una toma de entrada (2), por donde se introduce el gas o líquido a presión en el interior de la misma y una, toma de salida (4) por donde se desagua o evacúa el flujo hacia el exterior de la misma, en forma radial o axial, según diseño para tuberías existentes. 25

El flujo de aire o líquido, con una determinada presión, penetra en el interior de la turbina, objeto de la presente invención, a través de una toma o entrada (2), dispuesta al efecto. Este flujo descrito es captado por la voluta (3) que dirige el fluido líquido o gaseoso hacia el rodete o propela (5), que desaloja el fluido hacia la tobera de salida (4), ayudado por un 30 cono concentrador (9), minimizando las turbulencias a su salida. De este modo, el especial diseño de la voluta (3) rodeada de micro inyectores gasificados venturi antirretomo (8), los cuales tienen por finalidad la gasificación del fluido interno mediante el aprovechamiento del diferencial de presión atmosférica del exterior con el interior, con ello provoca la generación de una serie de micro burbujas en el interior de la voluta (3), 35 cuyo número varía en función del régimen de trabajo aplicado. Así, una vez utilizado este flujo se canaliza hacia el exterior por medio de la toma de salida (4). El eje central (6), que se prolonga hacia el exterior de la voluta de la turbina donde se encuentran contenidos los distintos elementos que la conforman puede incorporar, uno o varios aparatos o elementos tales como generadores (7), volantes de inercia, desmultiplicadores 40 de potencia, etc, los cuales pueden ser colocados en el eje central (6) del rodete (2), de forma indistinta.

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y 45 representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), esencialmente caracterizada porque consta de las siguientes partes o elementos: una toma o entrada (2), y una toma de salida (4), un cono concentrador (9), unos inyectores gasificadores venturi antirretomo 5 (8) que atraviesan la voluta (3). La invención incorpora además un rodete (5), el cual es atravesado por un eje central (6), que en su parte exterior, puede incorporar, varios elementos tales como generadores (7), volantes de inercia, o desmultiplicadores de potencia etc, los cuales pueden ser colocados en el eje central (6) del rodete (2), de forma indistinta. 10