MX2007007730A

MX2007007730A - Turbina eolica omnidireccional.

Info

Publication number: MX2007007730A
Application number: MX2007007730A
Authority: MX
Inventors: Vaheisvaran Sureshan
Original assignee: Katru Eco Inv S Pty Ltd
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-08-16
Also published as: JP2008525682A; EG24439A; WO2006066310A1; JP5289770B2; CA2592077C; EP1834086B1; US7400057B2; US20080023964A1; KR20140021688A; IL184177A; BRPI0516424A; CN101103198A; KR20070090258A; EP1834086A1; CA2592077A1; CN101103198B; EP1834086A4; IL184177A0; KR101383849B1; ZA200706094B

Abstract

Una turbina eolica de descarga vertical y omnidireccional, que comprende un envolvente que captura el viento desde cualquier direccion y los direcciona para que fluya verticalmente a traves de una seccion de garganta en donde se monta un rotor de multiples paletas en plano aerodinamico. El eje del rotor se conecta a un generador de energia electrica. La toma del envolvente incorpora multiples paletas horizontalmente curvas de forma toroidal que varian hasta casi dos veces el tamano del diametro el rotor, apiladas, escalonadas, y fijadas en su lugar por multiples paredes verticales aerodinamicas en direccion radial, para formar una camara central de recoleccion para el viento. Los angulos de curvatura de la paleta y la disposicion de apilado son tales que al tiempo de acelerar y direccionar el viento, a traves del area total de barrido de las paletas del rotor, se reduce significativamente la perdida de aire desde la camara central de recoleccion por el flujo de aire que forma una compuerta dinamica de fluido a traves de las caras inactivas. Utilizando una cana y abrazadera cerca de la descarga superior abierta, el flujo de viento libre que fluye a traves de la parte superior abierta ayuda a aumentar el flujo de aire a traves del rotor. Con la extraccion aumentada y envolvente operativa mas amplia, se anticipa que la energia producida anualmente de esta turbina eolica vertical envolvente omnidireccional sera mucho mas grade que la de una turbina estandar de viento libre de identico diametro de rotor.

Description

TURBINA EOLICA OMNIDIRECCIONAL Esta invención se refiere a una turbina eólica omnidireccional envolvente que descarga verticalmente y es capaz de extraer mayores cantidades de energía eléctrica que una turbina de viento libre de igual diámetro. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El crecimiento exponencial de la demanda global por energía eléctrica y el significativo daño arraigado causado al ecosistema a través de la generación de tal energía usando combustibles no renovables tales como petróleo y carbón, conjuntamente con el rápido agotamiento de estos recursos y la falta de otros recursos naturales para estar a la par de la creciente demanda, ha brindado en el pasado reciente un nuevo ímpetu para buscar otro desarrollo de fuentes energéticas renovables. La humanidad ha intentado utilizar la vasta cantidad de energía disponible en el viento durante varios siglos y ha tenido éxito en movilizar veleros, bombeo de agua y molienda de granos. Aunque desde que se inventó el generador eléctrico rotativo, se han hecho algunos intentos de utilizar la energía eólica para energizar a los generadores, y solamente en los últimos 50 años con el descubrimiento de materiales resistentes y livianos, la energía eólica ha comenzado a ser considerada económicamente viable a este efecto.

Las turbinas eólicas pueden dividirse en forma amplia en dos grupos. Los tipos "horizontales", como los muy familiares molinos holandeses y los tipos "verticales" como la paleta de medición de velocidad del viento o la unidad con plano aerodinámico Darrieus . Aunque las máquinas eólicas "verticales" son bien conocidas por su simplicidad de diseño, resistencia y menores partes móviles, debido al hecho de que no necesitan rotarse constantemente para enfrentar la dirección del viento, sus menores eficiencias en comparación con las unidades del tipo horizontal ha dado como resultado que las unidades del tipo horizontal sean las favoritas. Los análisis teóricos comúnmente reconocidos de la producción de energía eólica indican que, la energía extraíble del viento es proporcional al área interceptable del viento y el cubo de la velocidad del viento. Para turbinas eólicas que operan en condiciones de viento libre, solamente aumentando el diámetro de la paleta para barrer áreas más grandes puede lograr extraer más energía del viento. Esto puede observarse en las unidades comerciales de abastecimiento de energía que poseen diámetros de paleta que exceden los 150 metros. De acuerdo con la ley de Betz, el nivel teórico máximo de extracción de energía está limitado a no más que el 59% de la energía disponible en un metro cuadrado de viento libre. Sin embargo, aún en las máquinas actuales de alta tecnología, el nivel se encuentra lejos de ser logrado en la actualidad. Un enfoque alternativo ha sido utilizar difusores, envolventes u otros dispositivos para acelerar el viento libre para aumentar su densidad energética por metro cuadrado, previo a que el viento alcance las paletas del rotor. Dado que la energía extraíble es proporcional a la tercera potencia de la velocidad del viento, aún aceleraciones menores pueden conducir a aumentos significativos en la densidad energética y por lo tanto la energía extraíble. Esto asimismo permite que la extracción de la energía comience a velocidades eólicas mucho menores y disponerse por períodos significativamente mayores durante el año. Consecuentemente, podrían utilizarse en áreas donde la velocidad eólica es menor que la utilizable por las turbinas de viento libre. Sin tomar en consideración estas ventajas, el hecho de que una gran estructura del tipo envolvente necesite montarse en forma flexible en una posición altamente expuesta al viento y ser rotable para enfrentarse al mismo ha sido una desventaja fundamental de tales dispositivos. Asimismo, en la medida que aumenta la velocidad eólica libre, la magnificación a través del uso del envolvente eleva la velocidad del rotor a niveles extremadamente altos con los consiguientes altos niveles de tensión sobre las paletas del rotor. Se han intentado envolventes de descarga vertical que aceleran el viento y contienen turbinas eólicas ubicadas en la sección vertical en un esfuerzo para combinar lo mejor de ambas aplicaciones. Fundamentalmente existen dos categorías diferentes. La primera categoría comprende unidades que crean una acción ciclónica a través de la formación del movimiento espiralado del aire (vórtex) utilizando el viento libre, tanto para generar un diferencial de presión para la aspiración del aire a través de una garganta o directamente chocar sobre el rotor para producir el empuje para la rotación. La segunda categoría comprende unidades a través de las cuales el movimiento del aire es sustancialmente no rotativo. Se basan en el hecho en que el viento libre se acelera y transporta a través de canales concéntricos o segmentados desde la periferia de una unidad cilindrica, a descargarse a un segmento seleccionado de barrido del rotor. Los rotores utilizados en ambas de las categoría de estas unidades oscilan desde el tipo de plano aerodinámico hasta los tipos de flujo mixto o centrífugos. La primera categoría ofreció mucha promesa, dado que posee la capacidad de efectos aumentativos de más de diez veces, pero aún no han encontrado una realización comercial. La segunda categoría posee efectos aumentativos limitados, dado que se basa en la aceleración del viento libre puramente a través de la concentración directa del flujo eólico para aumentar su densidad energética. La concentración se logra reduciendo el área transversal a través de la cual pasa el viento. La concentración directa posee una capacidad límite máxima, dado que en un ambiente abierto el viento simplemente derivará ("fugará") cualquier dispositivo de contracción. Las desventajas principales de estos dispositivo han sido el costo significativo de construcción, a consecuencia de los complejos requerimientos de forma, alto número de partes móviles, alta carga cíclica sobre los rotores en la medida que pasan de segmentos activos a segmentos inactivos en su área de barrido, las pérdida por fuga a través de las secciones inactivas en su área de barrido y las significativas pérdidas de energía al forzar al viento libre a moverse en una forma altamente contraída a través de los dispositivos aumentativos. Los altos niveles de contracción generan resistencia y pérdidas de energía que necesitan ser solucionados por el viento libre, utilizando algo de su energía. En muchos casos, estas resistencias tienden a reducir la cantidad de viento que pasa a través del dispositivo a tales niveles bajos que el aumento podría ciertamente ser significativamente negativo. Muchas de ellas asimismo se basan en 'compuertas' adicionales físicas de aire para evitar la pérdida de aire a través de las secciones inactivas. Por lo tanto, aún de ser posibles otros beneficios, los costos adicionales de cualquier dispositivo aumentativo no podrían ser justificados. Como consecuencia de ello, las máquinas de eje vertical aumentado (aún las unidades horizontales) no han resultado comercialmente atractivas y no han logrado la aceptación en la competencia con la forma actual de las turbinas eólicas de eje horizontal. Sin embargo, a consecuencia de la oposición de los ambientalistas respecto al daño creado en la migración de la vida de aves así como la prohibición de las autoridades reglamentarias que prevén un intolerable ruido de baja frecuencia, los efectos de la reflexión estroboscópica de la luz y riesgos de seguridad asociados con estas máquinas con grandes hélices en áreas pobladas, muchas áreas que serían ideales para generar energía eólica, tales como la parte superior de grandes edificios, se encuentran simplemente fuera de los límites. Debido a que las máquinas mencionadas anteriormente están ubicadas muy lejos del área del uso de la energía, se necesitaría la construcción de costosas redes energéticas para transportar la energía producida a los consumidores, que generalmente residen en grandes áreas urbanas. En consecuencia, existe una posterior reducción en la energía disponible a consecuencia de las pérdidas en la red de transmisión y costos mayores de transmisión. Además, estas máquinas tampoco son capaces de ser ubicadas en áreas donde pueda disponerse de altos niveles de recursos eólicos, pero que experimentan frecuentes cambios en la dirección del viento a consecuencia del terreno local o que posean períodos de velocidades eólicas altamente elevadas tales como ciclones o tifones, dado que pueden dañar fácilmente las paletas totalmente expuestas del rotor. Es un objeto de la presente invención abordar o al menos mejorar algunas de las desventajas antes mencionadas. RESUMEN DE LA INVENCIÓN En esta especificación el término "envolvente" se utiliza para denotar la estructura general de alojamiento de la turbina de las realizaciones preferidas de la invención. Es decir que el envolvente denota la estructura que rodea y define la cámara central de recolección, conjuntamente con la estructura que rodea el miembro hueco que direcciona el aire fuera de la cámara central de recolección después de que ha pasado a través de las paletas del miembro rotativo. El miembro rotativo en sí está encerrado dentro de esta estructura envolvente.

En una forma amplia de la invención, se suministra una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional comprende: a) una pluralidad de miembros curvos que define una cámara central de recolección que sustancialmente se expande en una dirección del flujo de aire en su interior; b) una pluralidad de miembros de soporte sustancialmente vertical; c) un miembro hueco en donde el miembro hueco se expande en la sección transversal en la dirección del flujo de aire ; d) un miembro rotativo dispuesto sobre la cámara central de recolección, en donde el miembro rotativo se conecta a un generador para generar electricidad a partir de la rotación del miembro rotativo; en donde el miembro rotativo se conecta a la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional y ubicado cerca de una entrada del miembro hueco; en donde cada una de la pluralidad de miembros curvos se conecta al menos a uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales, de forma tal de formar una pluralidad de entradas de aire dentro de la cámara central de recolección; en donde al menos uno de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales están conformados y espaciados para direccional aire a un lado diametralmente opuesto de un aspecto interno de la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de forma tal de formar una compuerta de aire para reducir la fuga de aire sobre el lado diametralmente opuesto y lados adyacentes del aspecto interno de la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional; en donde la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales están conformados y espaciados para centrar el aire directamente a una superficie inferior total del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos incluye paletas curvas toroidales conformadas en forma radial . Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye paredes verticales . Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el miembro rotativo incluye un rotor de turbina eólica de tipo eje horizontal montado en forma vertical. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el miembro hueco incluye un difusor. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos posee una sección transversal de plano aerodinámico. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos posee diámetros perimetrales y diámetros anulares variantes. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos se fija en su lugar en una disposición concéntrica. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos está escalonada en forma vertical. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos está dispuesta en una disposición apilada.

Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos posee una disposición solapante. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos forma una cámara central de recolección que se expande en su sección transversal a partir de una ubicación que se encuentra más lejos del miembro rotativo a una ubicación más cerca del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la cámara central de recolección converge hacia una región de garganta central.

Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la cámara central de recolección es continua con un aspecto interno del miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales está conformada en forma aerodinámica. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el miembro rotativo se monta con su eje vertical cerca de la región de garganta central.

Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el miembro rotativo incluye paletas de plano aerodinámico. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el centrado del aire que ingresa al envolvente mediante la pluralidad de miembros curvos da como resultado que la compuerta de aire se forma a través de pasajes de aire formados por miembros inactivos de la pluralidad de miembros curvos, de forma tal de reducir la fuga de aire. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la parte más baja de la pluralidad de miembros curvos se conforma y configura para direccionar el aire a los miembros curvos inactivos a una presión menor que el aire externo al envolvente, de forma tal de contribuir con la compuerta de aire. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la orientación de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales recibe y utiliza el viento que llega de sustancialmente cualquier dirección. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la orientación de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales direcciona el aire a través del área total de barrido del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde el miembro rotativo se conecta a través de un eje rotativo a un conjunto y dispositivo de tren de suministro de energía que genera electricidad. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde entre 3 y 6 miembros de soporte sustancialmente verticales se incluyen para fijar la pluralidad de miembros curvos entre un cuerpo superior de boca acampanada y una placa base de soporte . Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye una sección inversa de plano aerodinámico con curvaturas superficiales idénticas en ambas caras de pared vertical de la sección inversa del plano aerodinámico. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales posee una capa de contorno que preserva los canales de aire formados a partir de un borde de ataque a una mitad posterior de ambas caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales.

Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la capa de contorno que preserva los canales de aire salen de ambas caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales que se encuentran tangencialmente a un ángulo menor que 15 grados respecto a una superficie externa. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional que posee la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales dispuestos en forma radial a intervalos iguales, desde la pluralidad de entradas de aire a un perímetro de la cámara central de recolección. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye un espesor de paleta de pared de plano aerodinámico que se encuentra entre 35%-50% de la longitud de cable. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde un punto más grueso de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales es mayor que el 51% de la longitud de cable desde el borde de ataque . Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional con un ángulo incluido entre dos caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales que se encuentran en el rango de 75-150 grados y dentro del 15% de la longitud de cable desde un borde posterior. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional que incluye cuatro o más paletas toroidales curvas horizontales a casi verticales, que varía el diámetro anular interno desde 20% a 145% del diámetro del rotor. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional con radios de curvatura superficial convexos y cóncavos de cada uno de la pluralidad de miembros curvos iguales a entre 25% y 55% del diámetro del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos comienza a curvarse con un ángulo menor que 20 grados respecto a la dirección horizontal a un diámetro externo y termina en un ángulo de doblado vertical de entre 50 a 70 grados respecto a una dirección horizontal. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional con una pendiente de una línea recta más corta que conecta un perímetro interno del más grande de la pluralidad de los miembros curvos con un perímetro interno de cualquiera de los restantes de la pluralidad de miembros curvos y cualquier eje vertical que se encuentre entre 5 y 35 grados. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional con la pluralidad de miembros curvos apilados con un espaciamiento entre la pluralidad de miembros curvos , de forma tal que un borde de ataque y un borde trasero de cada uno de la pluralidad de miembros curvos se solapen en una cantidad mínima del 2% de un diámetro del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional con la pluralidad de miembros direcciona el aire que ingresa al envolvente a través de un área completa de barrido del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional donde un área de pasaje interno de salida de la turbina eólica omnidireccional es un mínimo del 25% y un máximo del 75% del área de pasaje de entrada perimetral externa entre cualquier par de la pluralidad de miembros curvos . Preferentemente, la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional donde la región de garganta posee un área que no es menor que el 70% del área central anular del miembro más superior de la pluralidad de miembros curvos. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros curvos es una boca paleta toroidal de boca acampanada . Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional incluye múltiples pasajes de aire formados dentro de al menos uno de una pluralidad de miembros curvos para transferir aire desde el lado superficial cóncavo a un lado superficial convexo de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen del lado superficial convexo de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos en forma tangencial a menos de 15 grados respecto a una superficie de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional donde una salida de descarga de una parte superior abierta concéntrica del miembro hueco posee un diámetro que se encuentra entre 130% y 180% del diámetro del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional donde una salida de descarga superior abierta del miembro hueco se suministra con una cuña y abrazadera horizontal alrededor de su perímetro. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional con la cuña ubicada debajo de una salida del miembro hueco a una altura de entre el 7%-19% de un diámetro superior del miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional donde una longitud de la cara de la cuña se encuentra entre el 135%-160% de una altura de la abrazadera del miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional incluye mini cuñas adicionales colocadas en forma circunferencial alrededor de un cuerpo externo del miembro hueco y espaciadas uniformemente debajo de una cuña principal con múltiples pasajes de aire desde una superficie externa a una superficie interna del miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen de una cara interna del miembro hueco en forma tangencial a menos de 15 grados a una superficie interna del miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional donde se coloca una unidad generadora de electricidad directamente sobre el miembro de rotación en una góndola con soporte independiente que se encuentra aguas abajo de una sombra del miembro rotativo. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional posee la góndola fijada por una estructura de soporte radial "en pendiente" conectada al miembro hueco. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional donde las unidades generadoras de electricidad se colocan directamente debajo del miembro rotativo en un cono de punta de cubo del rotor soportado en forma independiente . Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional que posee el cono de punta fijado mediante una estructura de soporte de columna que se extiende desde la placa de soporte de base al cono de punta . Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde el miembro rotativo se conecta a un conjunto completo de generación energética a través de un eje rotativo sobre rodamientos de apoyo. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde la pluralidad de miembros cursos incluye paletas no toroidales verticalmente curvas conectadas una con otra en una disposición de polígono cerrado. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional con la superficie inclinada de la abrazadera forma un ángulo entre 5-20 grados respecto a una dirección vertical.

Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde el miembro hueco es sustancialmente semi elipsoide con ángulos de tangente especificados en la ubicación de inicio sobre el elipsoide y en una ubicación de terminación. Preferentemente, la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional en donde un ángulo formado por una superficie superior de la cuña respecto a la horizontal se encuentra entre 10-60 grados En una forma más amplia de la invención, se suministra un miembro hueco para su uso en una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, en donde el miembro hueco se expande en la sección transversal en una dirección del flujo de aire; en donde se reduce progresivamente un régimen al cual se expande el miembro hueco en la sección transversal. Preferentemente, el miembro hueco en donde el miembro hueco incluye un difusor. Preferentemente, el miembro hueco en donde una salida de descarga de una parte superior abierta concéntrica del miembro hueco posee un diámetro que se encuentra entre 130% y 180% del diámetro de un miembro rotativo. Preferentemente, el miembro hueco en donde se suministra una salida de descarga superior abierta del miembro hueco con una cuña y abrazadera horizontal alrededor de su perímetro. Preferentemente, el miembro hueco en donde la cuña se encuentra ubicado debajo de una salida del miembro hueco a una altura de entre 7%-19% de un diámetro superior del miembro hueco . Preferentemente, el miembro hueco en donde una longitud de la cara de la cuña se encuentra entre 135%- 160% de una altura de la abrazadera del miembro hueco. Preferentemente, el miembro hueco en donde mini cuñas adicionales colocadas en forma circunferencialmente alrededor de un cuerpo externo del miembro hueco y espaciadas en forma uniforme debajo de una cuña principal con múltiples pasajes de aire desde una superficie exterior hasta una superficie interior del miembro hueco. Preferentemente, el miembro hueco incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen de una cara interna del miembro hueco en forma tangencial a menos de 15 grados hasta una superficie interior del miembro hueco. Preferentemente, el miembro hueco donde se coloca una unidad generadora de electricidad directamente sobre el miembro de rotación en una góndola con soporte independiente que se encuentra aguas abajo de una sombra del miembro rotativo.

Preferentemente, el miembro hueco posee la góndola fijada mediante una estructura de soporte radial "en pendiente" conectada al miembro hueco. Preferentemente, el miembro hueco en donde el miembro hueco es sustancialmente semi elipsoide con ángulos de tangente especificados en la ubicación de inicio sobre el elipsoide y en una ubicación de terminación. Preferentemente, el miembro hueco con la superficie inclinada de la abrazadera formando un ángulo entre 5-20 grados en una dirección vertical. En una forma más amplia de la invención, se suministra un método para utilizar una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, que comprende los pasos de : usar una pluralidad de miembros curvos y una pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales para recolectar el flujo de aire ambiente en una cámara central de recolección desde cualquier dirección en un plano casi horizontal; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para cambiar la dirección del flujo de aire desde un movimiento casi horizontal a un movimiento casi vertical; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para direccionar el flujo de aire desde el lado barlovento de una cámara central de recolección en forma sustancial directamente a través de todo el ancho de la cámara a un lado diametralmente opuesto de una cámara central de recolección, de forma tal de formar sustancialmente una compuerta de aire sobre los lados opuestos y adyacentes de la cámara para reducir la fuga de aire desde los lados opuestos y adyacentes de la cámara central de recolección; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para direccionar el flujo de aire a sustancialmente toda el lado inferior de un miembro rotativo; usar un miembro hueco para permitir que el flujo de aire que sale del miembro rotativo retorne gradualmente a niveles de presión atmosférica. En una forma más amplia de la invención, se suministra un método para utilizar un miembro hueco en una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, que comprende los pasos de: usar una disposición cuña y abrazadera fijado al miembro hueco de forma tal de reducir la interferencia del viento libre desde un lado barlovento del miembro hueco; usar de las abrazaderas en forma de cuña fijadas circunferencialmente a una superficie externa del miembro hueco, de forma tal de concentrar y dirigir una parte del viento libre a los canales de aire formados a través del miembro hueco y saliendo tangencialmente a una superficie interna del miembro hueco; usar de los canales para descargar aire de los canales, paralelo a una dirección del flujo de aire principal dentro del miembro hueco; en donde disminuye la contrapresión en una garganta del miembro hueco y aumenta el flujo de aire a través de un miembro rotativo ubicado cerca de la garganta del miembro hueco; en donde se reduce la separación del flujo de aire principal a lo largo de la superficie interna del miembro hueco, de forma tal de permitir la recuperación de la presión dentro del miembro hueco con pérdida de energía con presión reducida; en donde se aumenta un efecto de aspiración a través de una salida del miembro hueco. FIGURAS Las mejores disposiciones contempladas de construcción se ilustran en las figuras adjuntas. Fig. 1 Vista vertical en sección tomada a lo largo de la línea AA de la Figura ÍA que ilustra una realización de la turbina eólica envolvente.

FIG. ÍA Vista horizontal en sección tomada a lo largo de la línea BB de la Figura 1 que ilustra la pared y tiroides . FIG. IB Vista horizontal en sección tomada a lo largo de la línea CC de la Figura 1 que ilustra el difusor y las paletas del rotor. FIG. 2 Vista en sección de la forma de la paleta toroidal y detalles de la disposición de apilado. FIG. 3 Vista en sección de la disposición de la pared del difusor con forma de elipsis con cuña, abrazadera y canales de purga de aire. FIG. 4 Vista en sección de la pared de soporte vertical en forma de plano aerodinámico con canales de purga de aire . FIG. 5 Vista en sección de la paleta de entrada toroidal con canales de purga de aire. FIG. 6 Turbina eólica omnidireccional - Vista isométrica de una realización de la presente invención montada sobre una estructura de torre. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN GENERALIDADES La Figura 1 ilustra una realización de la presente invención. Un conjunto turbina eólica omnidireccional aumentada 1 se monta con su base 2 conectada en forma rígida a una columna de soporte 17.

El rotor de turbina 3 de diámetro ?D' con paletas de rotor de plano aerodinámico se fija a través de un eje rotativo central 16 al equipo dentro del cubo no rotativo 4 que es soportado por una columna 5 que se extiende desde la base 2 del conjunto completo. El rotor 3 es un tipo de eje horizontal montado en forma vertical. El cubo 4 es retenido por cables adicionales de tirante 18 fijados al difusor del envolvente y pared de soporte 19. El cubo contiene el generador de energía eléctrica 15a y todo mecanismo de caja de engranaje y control asociado para convertir el torque del rotor en energía eléctrica. El área de vacío 20 debajo del último toroide lOe puede utilizarse para alojar otro engranaje eléctrico 15c requerido para optimizar la energía eléctrica que es suministrada al usuario final. Se suministra una escalera para acceder al cubo a través de la columna 5 desde la base. Se suministra una góndola aerodinámica 14 aguas abajo del rotor 3 y puede fijarse al rotor. Esta disposición permite el rápido acceso para la extracción de grandes rotores a través de la parte superior 21 del conjunto envolvente. En modelos de tamaño más pequeño, puede anularse la columna de soporte vertical 5 y la góndola, completa con todo el equipo de generación 15b, puede soportarse mediante vigas en inclinación 22 fijadas a la pared del difusor del envolvente 9 aguas abajo del rotor. PAREDES Tal como se ilustra en la Figura ÍA, tres paredes verticales 6.1, 6.2 y 6.3 de forma de plano aerodinámico, dispuestas en forma radial a intervalos de ángulo iguales, se extienden en un ángulo respecto a la vertical desde la base 2 del envolvente a la entrada de boca acampanada del envolvente. Radialmente se separan de, cerca del perímetro 12 de la cámara de aire central, hasta más allá del perímetro externo de los toroides . Su extensión XM' más allá de cualquier paleta toroidal se limita a un máximo de 0.3D. Su altura vertical ?P' desde la base 2 al disco saliente de 'boca acampanada' 47 puede ser un mínimo de 0.7D. Tal como se ilustra en la Figura 4, los planos aerodinámicos de la pared de soporte poseen cero curvatura y se colocan en una configuración inversa a la forma estándar, para enfocar aerodinámicamente el aire que choca sobre ellos hacia la cámara central de recolección de aire 12. El espesor ' T' de cada paleta de pared se encuentra entre el 35%-50% de la longitud de la paleta VL' y el punto más grueso 'N' de la paleta se alcanza a no menos del 51% de separación del borde de ataque 24. Las dos caras 23a y 23b de la paleta de pared se curvan elípticamente desde el punto más grueso 25 hacia el borde trasero común 26. En el borde trasero, ambas caras de la paleta terminan en una pendiente VAA' de 60 grados respecto a la línea central de la paleta. El ángulo incluido, que es veces ?AA' , entre las dos caras de la pared oscila entre 75-150 grados, dentro del 15% de la longitud del cable desde el borde posterior de la paleta de pared. El borde de ataque 24 de la pared se construye con las aberturas de canal de aire 27 colocadas en forma crítica a lo largo del borde vertical desde la boca acampanada hasta la base del envolvente. Los canales de aire 28 desde estas aberturas permiten la inyección de aire de alta energía cinética desde el borde de ataque hasta la mitad posterior de ambas caras de la paleta para reforzar la capa de contorno del flujo de aire y para reducir la separación del flujo de aire. Los canales de inyección salen a la superficie de la paleta a un ángulo 'AB' menor que 15 grados hasta la tangente respecto a la superficie. Esto reduce las pérdidas de energía en el proceso de aceleración. TOROIDES Tal como se observa mejor en la Figura 1, múltiples paletas toroidales 10a, 10b, 10c, lOd y lOe colocadas entre la base 2 y la boca acampanada del envolvente, tal como se ilustra en la Figura 1, se fijan entre las paredes verticales 6.1, 6.2 y 6.3. Tal como se ilustra en la Figura 2, estas paletas son de una sección transversal de plano aerodinámico invertido con una gran curvatura. Las paletas aceleran aerodinámicamente y cambian la dirección del flujo de aire que ingresa a los pasajes entre ellas, desde casi horizontal a casi vertical. Un mínimo de cuatro paletas toroidales 10a, 10b, 10c, lOd, excluyendo el toroide 7 de 'boca acampanada' y el toroide lOe de 'cierre terminal' suministran una óptima captura y utilización de la energía. El diámetro interno (anular) de la paleta toroidal más grande es idéntico al diámetro de la abertura más grande de la sección convergente 11 que conduce a la garganta. Estos dos bordes están continuamente unidos en sus periferias 48 para formar un único cuerpo que tipifica una entrada de "boca acampanada" a la garganta 8 donde se encuentra ubicado el rotor. Las paletas toroidales en el conjunto envolvente varían en su diámetro anular interno desde el 20%-145% del diámetro del rotor. Para lograr resultados óptimos, el diámetro anular interno 49 del toroide más pequeño varía entre 20%-35% del diámetro del rotor y el diámetro anular interno 48 del toroide más grande varía entre el 100%-145% del diámetro del rotor del envolvente.

Tal como se ilustra en la Figura 2, el área total de salida 'Ex' del pasaje entre cada par de estas paletas es un mínimo del 25% y un máximo del 75% del área de entrada v En' del pasaje entre las mismas paletas. La línea central de la sección del plano aerodinámico de la paleta posee un radio de curvatura 'R' entre 0.25D y 0.55D. El ángulo ?AC de la línea central de la paleta en el borde de ataque 29 se encuentra entre 0-15 grados respecto a la horizontal VAC y en el borde posterior 30 es 'AD ' entre 50-70 grados respecto a la horizontal. Las paletas se disponen en forma escalonada en frente de la boca acampanada del envolvente con el siguiente toroide más grande 10a. Para garantizar que no existe ninguna línea horizontal de visión desde el lado barlovento al lado sotavento a través del envolvente total, el borde posterior de cada subsiguiente toroide se solapa al borde de ataque de su toroide anterior en un valor mínimo 'F' de 0.02D. El ángulo ?AE' entre la línea vertical recta más corta que conecta el borde posterior del toroide más grande y los bordes posteriores de cualquier toroide posterior puede oscilar entre 5-35 grados. El último toroide lOe que es el toroide de 'cierre terminal' se monta directamente sobre la base 2. Una sección cónica 37 se extiende desde el borde posterior 49 del último toroide para encontrarse con la columna de soporte 5, para encerrar totalmente el espacio anular del último toroide.

El borde de ataque del toroide con 'boca acampanada' se extiende circunferencialmente con un disco saliente plano 47 para terminar en el borde de ataque 24 de las paredes verticales 6.1, 6.2 y 6.3 La Figura 5 ilustra aberturas 35 del canal de aire colocadas en forma crítica a lo largo del perímetro del borde de ataque 31 y a lo largo de la superficie cóncava 32 de cada toroide 10a, 10b, 10c y lOd, incluyendo la boca acampanada. Estas aberturas y canales de aire asociados 34 permiten la inyección de aire con alta energía cinética desde el borde de ataque a la superficie convexa 33 de la paleta para reforzar la capa de contorno del aire que fluye a lo largo de la superficie convexa y reducir la separación del flujo de aire desde la superficie convexa de la paleta. La inyección se canaliza a la salida 36, el lado convexo a un ángulo VAF' menor que 15 grados respecto a la tangente. Esta medida una vez más reduce las pérdidas de energía en el proceso de aceleración. El último toroide lOe no requiere esto, dado que no se direcciona aire a lo largo de su superficie convexa. Con referencia a la Figura 1, el viento que fluye desde cualquier dirección y que ingresa a los pasajes horizontales del envolvente 13a, 13b, 13c, 13d y 13e creados por las paletas toroidales 10a, 10b, 10c, lOd y lOe se acelerará y saldrá de las paletas a una mayor velocidad dentro de la cámara central de recolección 12. El pasaje más bajo 13e que se encuentra ubicado más cerca del eje central de la cámara, está diseñado para producir la mayor velocidad de salida y será direccionado a través de la cara de los pasajes inactivos 38 que no enfrentan directamente al viento. Este movimiento de aire actúa como una 'compuerta de aire' dinámica de fluido, dado que su presión es menor que la presión en el lado entrada 39 de los pasajes inactivos e induce el flujo de aire dentro de la cámara 12 a través de los pasajes inactivos, por lo que se reduce significativamente el escape de aire que ingresa en la cámara a través de los pasajes activos. GARGANTA El diseño de la cámara central de recolección 12 es tal que la velocidad promedio del aire desde la parte inferior de la cámara hasta la parte superior es casi uniforme o en aumento. Tal como se ilustra en la Figura 1, el toroide 7 de la sección de entrada de boca acampanada del envolvente se estrecha concéntricamente hacia la garganta 8. El rotor de la turbina está situado casi aguas abajo de la garganta. El área transversal de la garganta 8 de la sección convergente corta 11 que conecta la sección anular del toroide de la boca acampanada y el difusor 9 no es menor que el 70% del área transversal de la sección anular 48 del toroide de boca acampanada. Asimismo como el cubo 4 también reduce el área de la garganta, su diámetro está limitado a un máximo de 0.3D. Cuánto mayor sea la reducción en el área transversal, mayor será la acumulación de contrapresión en la cámara central de recolección y mayor será la pérdida de aire a través de las secciones inactivas . El perfil del flujo de aire del cubo del rotor 4 y el cono de punta está diseñado como un semielipsoide para garantizar que el aire que se acerca a la garganta desde los pasajes activos pueda fluir hasta el lado lejano de la garganta con una mínima interferencia. Esto da como resultado en que el área total de barrido de las paletas del rotor reciba aire a velocidades casi uniformes a través de la misma, reduciendo la carga cíclica de tensiones sobre las paletas del rotor. DIFUSOR, ABRAZADERA Y CUÑAS En consecuencia el envolvente se expande con el difusor concéntrica 9 con una parte superior abierta 21. Tal como se ilustra en detalle en la Figura 3, el difusor toma la forma general de un semielipsoide con el ángulo 'AG' de la tangente de la superficie interna del elipsoide aguas abajo de la garganta 8 siendo de un máximo de 30 grados y un mínimo de 12 grados respecto a la vertical. La pendiente de la superficie interna 38 del difusor se reduce progresivamente hasta un máximo de 5 grados. La distancia vertical 'H' desde el comienzo de la sección del difusor hasta este punto 39 es de un mínimo de 0.5D. Este difusor permite que la presión del aire salga de las paletas de la turbina, que se encuentra por debajo de la presión atmosférica para elevarse regularmente a niveles de presión casi ambiental. La velocidad del aire disminuye en la medida que se expande el difusor. El diámetro del difusor en esta ubicación 39 se encuentra entre 130%-180% del diámetro de la garganta. El difusor se extiende y expande aún más por una longitud mínima 'J' de 7%-19% del diámetro del difusor en 39 en la medida que una abrazadera 40 finalmente se abre a la atmósfera 21. La superficie interna de esta sección de abrazadera forma un ángulo 'AH' entre 5-20 grados respecto a la vertical. Se forma una cuña 41 a lo largo del perímetro de la superficie externa del difusor para que desvíe, en combinación con la abrazadera, casi en forma vertical, el flujo de aire libre que se acerca al difusor desde el lado barlovento. Esta deflexión crea un efecto de aspiración a lo largo de las paredes internas del lado barlovento del difusor y aumenta el flujo de aire que sale del difusor, dando como resultado la extracción de mayor flujo de aire a través de la garganta 8. El lado más alto de la cuña está ubicado para terminar en el extremo inferior 39 de la abrazadera 40. El ángulo 'AJ' formado por la superficie superior de la cuña se encuentra entre 10-60 grados respecto de la horizontal. La longitud de superficie 'K' de la cuña se encuentra entre 135%-160% de la altura vertical 'J' de la abrazadera. El sector inferior de soporte de la cuña 42 tiene pendiente descendente hacia el difusor y puede encerrarse. La longitud del difusor requirió lograr este mismo efecto de aspiración, pero sin que esta cuña y abrazaderas prescriptas sea más de dos veces la longitud de esta disposición. Dos cuñas menores adicionales 43 de forma similar, pero menos del 10% del tamaño, pueden formarse a lo largo del perímetro externo del difusor. Las aberturas del canal de aire 44 y los pasajes desde la superficie exterior a la superficie interna del difusor se forman circunferencialmente sobre el cuerpo del envolvente inmediatamente encima de donde termina la superficie superior de estas cuñas menores, tal como se ilustra en la Figura 3. Estas aberturas permiten la inyección de aire de energía altamente cinética desde el lado barlovento hasta la superficie interna del difusor para reforzar la capa perimetral del flujo de aire y reducir la separación del flujo del aire. Los canales de inyección 45 salen a la superficie del difusor a un ángulo 'AK' menor que 15 grados hasta la tangente respecto a la superficie. Esto reduce las pérdidas de energía en el proceso de desaceleración del flujo de aire a lo largo de la superficie interna del difusor. Tal como se observa en la Figura 1, el conjunto difusor completo 9 y la sección de garganta 8 es soportado por las paredes verticales 6.1, 6.2 y 6.3 a través de las paredes de extensión 19 fijadas al toroide de la boca acanalada. Las vigas de soporte estructural adicionales 46 se extienden desde el difusor a las paredes verticales 6.1, 6.2 y 6.3. Descripción Con referencia a la descripción antes detallada, se resume a continuación características salientes de las realizaciones antes mencionadas. Se suministra una turbina eólica de descarga vertical envolvente y omnidireccional que comprende un rotor axial tipo plano aerodinámico colocado dentro de un envolvente. El diseño abierto del envolvente con una contracción mínima en comparación con otras disposiciones de envolvente de descarga vertical, el enfoque aerodinámico, las disposiciones de aceleración, la disposición de "compuerta de aire" dinámica de fluido para evitar fugas y la disposición cuña/abrazadera en la descarga del difusor para aumentar el efecto de aspiración a través del envolvente promueve volúmenes de aire mucho mayores para que fluyan a través del rotor. La energía extraída por el rotor es transferida a un generador de energía eléctrica a través de un mecanismo de eje rotativo. El envolvente en la presente realización de la invención se construye con una 'boca acampanada' con paletas toroidales en la entrada que conduce a una sección de garganta. El viento libre que se desplaza en cualquier dirección es interceptado por estas paletas y es dirigido dentro de la sección convergente. Las paletas se curvan en una dirección radial, con una sección transversal en plano aerodinámico, comenzando casi horizontal en el perímetro externo y terminando casi vertical en el perímetro interno. Cada paleta toroidal posee un diámetro diferente. La 'boca acampanada' comprende un toroide con el diámetro interno más grande (anular) que se extiende horizontalmente en el perímetro y que se extiende en forma cónica en el espacio anular en la forma de un tronco . Para lograr una mayor intercepción de viento, se escalonan más paletas toroidales y se disponen en forma concéntrica en frente de esta "boca acampanada" que comienza con la siguiente paleta toroidal más grande y termina con la más pequeña. Los espacios anulares combinados de las paletas toroidales definen una cámara central de recolección que actúa como un conducto 'cerrado' para desplazar el aire hacia el área transversal total de la sección de garganta convergente en donde se encuentra ubicado el rotor. Se evita que el aire se desplace en forma horizontal, directamente a través del lado opuesto de la cámara de aire por el solapado del perímetro externo y perímetro interno de paletas adyacentes . El espacio anular de la paleta toroidal más pequeña queda completamente encerrado con una sección de extensión cónica que asiste en el direccionamiento del aire, ingresando a la cámara a través del pasaje, que se encuentra ubicado más cercano al eje central hacia la cara de la paleta toroidal inactiva de la cámara. Las paletas toroidales se fijan en posición mediante placas de pared verticales de forma aerodinámica conectadas en forma perpendicular a través de ellas. Las paredes verticales corren desde la boca acampanada hasta el fin de la última paleta toroidal. Estas paredes se separan a través de cada paleta toroidal, comenzando desde antes del perímetro exterior de la paleta toroidal y terminando en el espacio anular. Estas paredes ayudan a aumentar la intercepción del viento libre, acelerando aerodinámicamente el viento libre que choca sobre ellas y dirigiéndolo hacia la cámara central de recolección, con una mínima pérdida de energía en el proceso. Esto se logra construyendo las paredes como un plano aerodinámico de perfil inverso que posea curvaturas idénticas en ambas superficies verticales de la pared y con canales de aire de refuerzo de la capa de contorno desde el borde de ataque del plano aerodinámico, saliendo en ambas superficies. La intercepción aerodinámica del viento libre disminuye la velocidad de de acercamiento del viento libre hacia el envolvente y convierte parte de la energía cinética del viento en energía de presión. Alguna parte de esta energía de presión se utiliza para superar las pérdidas en las paletas toroidales; la energía restante se vuelve a convertir en energía cinética cuando el aire se acelera a través de los canales de paleta toroidal contraibles, a velocidades más altas. Dado que el viento ahora fluye en la cámara central de recolección en una dirección casi vertical hacia la garganta, las secciones inactivas de las paletas toroidales, sobre el lado opuesto de la cámara "aparecerán" como superficies planas que asisten al flujo del aire, entrando a la cámara, hacia la sección convergente y garganta del envolvente. El movimiento del viento a alta velocidad a través de la cara de estas secciones inactivas crea una presión negativa relativa con un efecto de aspiración para arrastrar el aire dentro de la cámara, realizando una cuasi "compuerta de aire" dinámica del fluido que resiste las fugas de aire a través de las secciones inactivas. En la medida que el aire se acerca al rotor en la sección de garganta, se reduce su velocidad, dando como resultado un aumento de presión con algunas fugas menores de aire a través del pasaje toroidal inactivo más cercano. Las paletas toroidales se construyen con pasajes de aire colocados en forma crítica desde el lado de la superficie cóncava, que está sujeto a un impacto directo del viento, hasta el lado de la superficie convexa. Estos pasajes permiten la transferencia de pequeñas cantidades de aire proveniente de la superficie cóncava de alta presión a la superficie cóncava. Los pasajes se posicionan para permitir que el aire transferido salga tangencialmente al lado convexo y en la misma dirección que el flujo de aire principal sobre la superficie convexa. Esto reduce la separación del flujo principal de aire desde el lado convexo (reforzando la capa de contorno de fluido) por lo que reduce las pérdidas de energía de presión cuando ingresa a la cámara. La entrada a la garganta en el envolvente se construye con una sección convergente en la forma de un tronco estándar, que permite que el aire que se desplaza hacia la garganta se acelere lentamente, con pérdidas reducidas de presión. En el rotor, se extrae la energía del rotor y la energía de presión del flujo de aire disminuye rápidamente, dando como resultado que la presión del flujo de aire alcance niveles subatmosféricos . El envolvente en la presente realización de la invención se construye con un conjunto difusor de descarga de aire superior y abierto en la forma de un elipsoide/tronco invertido desde aguas abajo de la garganta. Esto permite que la presión del flujo de aire vuelva a obtener niveles atmosféricos mediante la disminución de la velocidad del flujo de aire, con la conversión de parte de la restante energía cinética en energía de presión. El viento libre que pasa a través de la abertura de descarga somete a la abertura a un diferencial de presión polarizado hacia el viento libre y el aire proveniente del envolvente se envía al flujo de viento libre. Esto permite que la presión aguas abajo del rotor alcance mayores niveles subatmosféricos que dan como resultado en una mayor extracción de energía del flujo de aire a través del rotor. Sin la recuperación de presión, el flujo de viento libre que pasa a través de la abertura superior se encontrará a una presión más alta que la presión a la salida, y esto obstruirá la salida del aire del difusor, causando una contrapresión y reducción del flujo de aire a través del rotor. Cuanto más grande sea la abertura de descarga, mayor será la cantidad de aire arrastrada en el viento libre desde el envolvente; mayor será este arrastre, mayor el aumento de velocidad en la garganta. Sin embargo, este proceso de difusión necesita llevarse a cabo gradualmente y el cono de difusión necesita ser muy largo para lograrlo (incluido un ángulo de menos de 15 grados) . Conos más cortos con ángulos amplios de difusión fallan dada la separación del flujo en la pared y a consecuencia de la interferencia de la estela desde rotor por el viento libre, en la salida de descarga. En la presente realización de la invención, se ha reducido la longitud del difusor empleando una cuña y abrazadera fijadas cerca de la salida de descarga del difusor. Esto reduce la interferencia del viento libre desde el lado barlovento y mejora el efecto de aspiración a través de la cara de la salida del difusor. Esto disminuye la contrapresión en la garganta y aumenta el flujo de aire a través del rotor. Abrazaderas adicionales en forma de cuña se fijan en forma circunferencial al cuerpo del difusor externo. Concentran y direccionan el viento libre a los canales de aire que salen tangencialmente hasta la superficie interna del difusor en la dirección del flujo de aire. Esto reduce la separación del flujo principal de aire a lo largo de la superficie interna del difusor (reforzando la capa perimetral de fluido) por lo que permite la recuperación de la presión dentro del difusor con pérdidas reducidas de energía de presión. El rotor colocado cerca de la garganta intercepta el viento acelerado y extrae energía del mismo. En la medida que aumenta la velocidad del viento y aumenta la velocidad rotativa del rotor, aumenta la contrapresión y aumenta la fuga desde la cámara central de recolección a través de las paletas toroidales inactivas, asimismo aumentan significativamente las pérdidas de presión a través de las paletas toroidales curvas, dando como resultado una condición limitante a mayores velocidades de viento, reduciendo e invirtiendo el efecto aumentativo. Esto brinda una característica beneficiosa de proteger el rotor de ser expuesto a velocidades de viento muy altas . El rotor es un rotor de turbina eólica de tipo eje horizontal, montado en forma vertical, capaz de extraer energía del viento. El rotor consta de paletas de sección de plano aerodinámico trenzado optimizado para la producción de energía eólica en esta disposición de envolvente. Para unidades pequeñas, el dispositivo de generación de energía eléctrica, acoplado con una caja de engranajes o similar se coloca sobre las paletas del rotor en una góndola dentro del flujo de aire saliente. La góndola es soportada por una estructura de viga en pendiente radial fijada al cuerpo del envolvente. La estructura de soporte tiene una pendiente suficiente para garantizar que cualquier deflexión ascendente de las paletas del rotor no ensucie los miembros individuales de soporte . Para unidades más grandes, todo equipo de generación de energía se ubicará en el cubo del cono de punta del rotor en el sector aguas arriba del mismo. Una columna hueca que se extiende desde el cubo del cono de punta del rotor a la base del conjunto envolvente soportará el cono de punta. Generadores únicos o múltiples colocados dentro del cono de punta deberían ser fácilmente accesibles desde la base a través de una escalera en la columna hueca. La forma circular de las múltiples paletas toroidales puede ser reemplazada con cualquier otra disposición poligonal recta o curva con paletas de sección transversal cuasi luniforme para lograrla. Material La elección de materiales para las paredes verticales, difusor y paletas toroidales de la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional será entre metales fuertes y livianos, compuestos, construcción sandwich, etc. Las paletas toroidales y paredes verticales serán de una construcción de doble capa. Los materiales de la paleta del rotor involucrarán una combinación de materiales livianos y resistentes que son la última tecnología en la industria, para minimizar la inercia inicial del rotor y mejorar la respuesta a vientos ligeros. EN EL USO En el uso, las realizaciones de la presente invención se adaptan para su uso en una variedad de terrenos . Algunas realizaciones pueden utilizarse en áreas remotas y en áreas urbanas. La naturaleza envolvente de las realizaciones reduce la posibilidad de que personas u objetos sean lesionados en el caso que se separen partes de la turbina durante el uso. En forma adicional, la forma envolvente minimiza el ruido de baja frecuencia actuando como una barrera para regular el ruido producido por los componentes móviles de la turbina eólica. Más aún, el envolvente asimismo reduce los problemas visuales asociados con la reflexión de la luz estroboscópica de las partes rotativas de la turbina. Más aún, la falta de requerimiento de un mecanismo de desvío para girar el rotor para que enfrente la dirección predominante del viento ha eliminado todas las fuerzas giroscópicas sobre el rotor, rodamientos y mecanismos asociados que niegan una fuente principal de falla común de las turbinas eólicas . La conformación y separación relativas entre los miembros sustancialmente verticales (paredes 6) y los miembros curvos (paletas toroidales 10) garantiza que el aire a una presión relativamente baja, comparado con el aire exterior, puede direccionarse hacia las paletas toroidales inactivas 10, de forma de tal de formar una compuerta de aire, por lo que se minimiza la fuga de aire a través de las paletas toroidales inactivas 10 que de otra forma puede dar como resultado significativas pérdidas de energía. La creación del proceso de la compuerta de aire también es facilitado por la paleta toroidal más baja (el toroide más pequeño) que puede dimensionarse para asumir la ventaja de una configuración semielíptica de una cámara central de recolección 12 definida por las paredes 6 y las paletas toroidales 10, de forma tal de mejorar el flujo de aire a las paletas toroidales inactivas 10. En forma adicional, la conformación y espaciado de las paredes y paletas toroidales 10 facilita el flujo de aire a sustancialmente la totalidad de de la parte inferior del rotor 3, por lo que se garantiza que se logre una distribución uniforme de la tensión a través del rotor 3, de forma tal de minimizar la imposición de tensiones cíclicas no uniformes sobre el rotor 3 que de otra forma podría conducir a la fractura del rotor 3. El difusor, que puede incluir una abrazadera 40 y al menos una cuña 41, se adapta para permitir una transición suave del aire que sale de la turbina con el aire exterior, por lo que se minimiza la posibilidad de interrupción del flujo de aire a en la realización por la retroalimentación negativa del flujo de aire saliente. Las realizaciones preferidas son del tipo sustancialmente sin rotación que niega las muchas desventajas de las turbinas eólicas envolventes conocidas del arte previo de una resistencia baja, poca fuga y turbina eólica de descarga vertical envolvente con el rotor como el único componente móvil, que puede ser operado en forma segura y eficiente en una gran gama de velocidades de viento. El viento libre que ingresa a la sección de entrada de un envolvente se direcciona y acelera a un nivel de velocidad y energía mayor, dado que se dirige hacia el rotor ubicado dentro del mismo. Los elementos de la sección de entrada son tales que al tiempo de promocionar la entrada de aire del lado barlovento, evitan la fuga de aire a través del lado sotavento del dispositivo completo. Como resultado de ello, aún a velocidades bajas de viento, se aumenta el nivel de energía extraíble del viento y se disminuye la velocidad de umbral del viento libre para la operación de la turbina, al tiempo que se detiene el gran viento que acelera el flujo a través de la parte de entrada del envolvente y crea altos niveles de turbulencia y contrapresión dentro de la cámara central de recolección del envolvente para que sea autolimitante. Las paletas de rotor convierten la energía mejorada del viento, suministrando una salida de energía mucho mayor que puede obtenerse de otra forma utilizando una turbina del arte previo de igual diámetro a la misma velocidad de viento libre. Beneficios Las realizaciones de la presente invención pueden tener una o más de las siguientes ventajas sobre las turbinas verticales estándar del arte y turbinas horizontales del tipo envolvente y no envolvente. a. El conjunto completo puede colocarse en la parte superior de un edificio, torre de agua u otra estructura similar sin temor de que una gran cantidad de componentes móviles se quiebren bajo severas condiciones ambientales e impacten sobre cualquier estructura o personas circundantes con consecuencias desastrosas, ya que las paletas del rotor móvil se encuentran contenidas en un envolvente. La invención completa puede colocarse a una altura menor, dado que no se encuentran cuestiones de seguridad de altura. b. La invención posee componentes móviles significativamente menores, quitando cualquier mecanismo que se requiera que rote grandes estructuras para hacer frente al viento predominante. c. No posee ninguna 'compuerta' de aire, paletas móviles u otro componente múltiple de tal tipo y sus mecanismos complejos de control que necesitan ser operativos para lograr operatividad, mantener eficiencia o seguridad. d. La generación de vórtices de la punta de la paleta del rotor que son una fuente principal de ruido en las turbinas de viento libro se reduce significativamente en la medida que las puntas de la paleta quedan contenidas en un envolvente . e. No posee efectos de reflexión de luz estroboscópica y no presenta riesgo alguno para la vida de las aves migratorias, ya que los componentes rotativos están blindados por el envolvente. f . No se experimenta ningún problema de fuerza giroscópica y fallas asociadas de los componentes que surgen del giro de grandes elementos rotativos para enfrentar el viento. g. Posee rotores de tamaño más pequeño para la misma extracción de energía, comparado con rotores convencionales. Esto permite mayores velocidades rotativas y elimina el uso de cajas de engranajes o requiere solamente cajas de engranaje de pequeña relación para la producción de energía eléctrica de alta frecuencia que puede convertirse fácilmente a calidad de "red" . h. Durante vientos importantes, el envolvente y las paletas toroidales reducen la exposición de las paletas del rotor respecto al viento de alta velocidad, interrumpiendo el flujo del aire al rotor. i. Es capaz de ser utilizado en áreas de velocidades de vientos menores, dado que el envolvente aumenta la capacidad de extracción de energía. Esto permite la producción la energía útil para períodos más prolongados.

El nivel de mayor energía instantánea y períodos de utilización mayores da como resultado en una mayor extracción total anual de energía sobre las turbinas eólicas estándar del arte actual. j . La capacidad de utilizar viento de velocidad menor proveniente de direcciones de cambio rápido, sin la necesidad de regulación constante del conjunto completo para hacer frente al viento, permite a la invención ser colocada cerca de centros suburbanos u otros centros de población más cercanos al consumidor final de la energía eléctrica. k. La característica omnidireccional asimismo permite a la unidad ser ubicada en un terreno en donde un cambio continuo en la dirección del viento evita la utilización satisf ctoria de las unidades de turbinas eólicas con eje estándar horizontal. La descripción de las realizaciones de la presente invención se ha realizado con referencias a características específicamente preferidas. Sin embargo, pueden realizarse variadas mejoras de optimización sin apartarse de los principios del tema inventivo revelado particularmente e indicado anteriormente y reivindicado a continuación.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Una turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional para generar electricidad, caracterizada porque comprende : a) una pluralidad de miembros curvos que define una cámara central de recolección que sustancialmente se expande en una dirección del flujo de aire en su interior; b) una pluralidad de miembros de soporte sustancialmente vertical; c) un miembro hueco en donde el miembro hueco se expande en la sección transversal en la dirección del flujo de aire; d) un miembro rotativo dispuesto sobre la cámara central de recolección, en donde el miembro rotativo se conecta a un generador para generar electricidad a partir de la rotación del miembro rotativo; en donde el miembro rotativo se conecta a la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional y ubicado cerca de una entrada del miembro hueco; en donde cada una de la pluralidad de miembros curvos se conecta al menos a uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales, de forma tal de formar una pluralidad de entradas de aire dentro de la cámara central de recolección; en donde al menos uno de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales están conformados y espaciados para direccional aire a un lado diametralmente opuesto de un aspecto interno de la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de forma tal de formar una compuerta de aire para reducir la fuga de aire sobre el lado diametralmente opuesto y lados adyacentes del aspecto interno de la turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional ; en donde la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales están conformados y espaciados para centrar el aire directamente a una superficie inferior total del miembro rotativo.
2. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos incluye paletas curvas toroidales conformadas en forma radial .
3. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye paredes verticales.
4. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro rotativo incluye un rotor de turbina eólica de tipo eje horizontal montado en forma vertical.
5. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro hueco incluye un difusor.
6. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos posee una sección transversal de plano aerodinámico.
7. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos posee diámetros perimetrales y anulares variados .
8. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos posee está fijada en su lugar en una disposición concéntrica.
9. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos está escalonada verticalmente .
10. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos está dispuesta en una disposición apilada.
11. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos posee una disposición de solapado.
12. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos forma una cámara central de recolección que se expande en su sección transversal a partir de una ubicación que se encuentra más lejos del miembro rotativo a una ubicación más cerca del miembro rotativo.
13. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cámara central de recolección converge hacia una región central de garganta .
14. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cámara central de recolección es continua con un aspecto interno del miembro hueco
15. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales están conformados aerodinámicamente.
16. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro rotativo se monta con su eje vertical cerca de la región de garganta central .
17. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro rotativo hueco incluye paletas de plano de aerodinámico.
18. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el centrado del aire que ingresa al envolvente mediante la pluralidad de miembros curvos da como resultado que la compuerta de aire se forma a través de pasajes de aire formados por miembros inactivos de la pluralidad de miembros curvos, de forma tal de reducir la fuga de aire.
19. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la parte más baja de la pluralidad de miembros curvos se conforma y configura para direccionar el aire a los miembros curvos inactivos a una presión menor que el aire externo al envolvente para de esta forma contribuir con la compuerta de aire .
20. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la orientación de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales reciben y utilizan el viento que llega de sustancialmente cualquier dirección.
21. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la orientación de la pluralidad de miembros curvos y la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales direcciona el aire a través del área total de barrido del miembro rotativo.
22. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro rotativo se conecta a través de un eje rotativo a un conjunto y dispositivo de tren de suministro de energía que genera electricidad.
23. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye entre 3 y 6 miembros de soporte sustancialmente verticales para fijar la pluralidad de miembros curvos entre un cuerpo superior de boca acampanada y una placa base de soporte .
24. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye una sección inversa de plano aerodinámico con curvaturas superficiales idénticas en ambas caras de pared vertical de la sección inversa del plano aerodinámico.
25. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales posee una capa de contorno que preserva los canales de aire formados a partir de un borde de ataque a una mitad posterior de ambas caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales .
26. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de contorno que preserva los canales de aire salen de ambas caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales que se encuentran tangencialmente a un ángulo menor que 15 grados respecto a una superficie externa.
27. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales dispuestos en forma radial a intervalos iguales, desde la pluralidad de entradas de aire a un perímetro de la cámara central de recolección.
28. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales incluye un espesor de paleta de pared de plano aerodinámico que se encuentra entre 35%-50% de longitud de cable .
29. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un punto más grueso de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales es mayor que el 51% de la longitud de cable desde el borde de ataque.
30. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee un ángulo incluido entre dos caras de cada uno de la pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales que se encuentran en el rango de 75-150 grados y dentro del 15% de la longitud de cable desde un borde posterior.
31. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye cuatro o más paletas toroidales curvas horizontales a casi verticales, que varía el diámetro anular interno desde 20% a 145% del diámetro del rotor.
32. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee radios de curvatura superficial convexos y cóncavos de cada uno de la pluralidad de miembros curvos iguales a entre 25% y 55% del diámetro del miembro rotativo.
33. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros curvos comienza a curvarse con un ángulo menor que 20 grados respecto a la dirección horizontal a un diámetro externo y termina en un ángulo de doblado vertical de entre 50 a 70 grados respecto a una dirección horizontal.
34. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porgue posee una pendiente de una línea recta más corta que conecta un perímetro interno del más grande de la pluralidad de los miembros curvos con un perímetro interno de cualquiera de los restantes de la pluralidad de miembros curvos y cualquier eje vertical que se encuentre entre 5 y 35 grados .
35. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee la pluralidad de miembros curvos apilados con un espaciamiento entre la pluralidad de miembros curvos, de forma tal que un borde de ataque y un borde trasero de cada uno de la pluralidad de miembros curvos se solapen en una cantidad mínima del 2% de un diámetro del miembro rotativo.
36. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee la pluralidad de miembros que direcciona el aire que ingresa al envolvente a través de un área completa de barrido del miembro rotativo.
37. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un área de pasaje interno de salida de la turbina eólica omnidireccional es un mínimo del 25% y un máximo del 75% del área de pasaje de entrada perimetral externa entre cualquier par de la pluralidad de miembros curvos.
38. La turbina eólica vertical envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la región de garganta posee un área que no es menor que el 70% del área central anular del miembro más superior de la pluralidad de miembros curvos .
39. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro superior de la pluralidad de miembros curvos es una paleta toroidal de boca acampanada.
40. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye múltiples pasajes de aire formados dentro de al menos uno de una pluralidad de miembros curvos para transferir aire desde el lado superficial cóncavo a un lado superficial convexo de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos.
41. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen del lado superficial convexo de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos en forma tangencial a menos de 15 grados respecto a una superficie de al menos uno de la pluralidad de miembros curvos .
42. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una salida de descarga de una parte superior abierta concéntrica del miembro hueco posee un diámetro que se encuentra entre 130% y 180% del diámetro del miembro rotativo.
43. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una salida de descarga superior abierta del miembro hueco se suministra con una cuña y abrazadera horizontal alrededor de su perímetro.
44. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee la cuña ubicada debajo de una salida del miembro hueco a una altura de entre el 7%-19% de un diámetro superior del miembro hueco .
45. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una longitud de la cara de la cuña se encuentra entre el 135%-160% de una altura de la abrazadera del miembro hueco.
46. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye mini cuñas adicionales colocadas en forma circunferencial alrededor de un cuerpo externo del miembro hueco y espaciadas uniformemente debajo de una cuña principal con múltiples pasajes de aire desde una superficie externa a una superficie interna del miembro hueco.
47. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen de una cara interna del miembro hueco en forma tangencial, en la dirección que se expande del miembro hueco.
48. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se coloca una unidad generadora de electricidad directamente sobre el miembro de rotación en una góndola con soporte independiente que se encuentra aguas abajo de una sombra del miembro rotativo.
49. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee la góndola fijada por una estructura de soporte radial "en pendiente" conectada al miembro hueco.
50. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las unidades generadoras de electricidad se colocan directamente debajo del miembro rotativo en un cono de punta de cubo del rotor soportado en forma independiente.
51. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque posee el cono de punta fijado mediante una estructura de soporte de columna que se extiende desde la placa de soporte de base al cono de punta.
52. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro rotativo se conecta a un conjunto completo de generación energética a través de un eje rotativo sobre rodamientos de apoyo.
53. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pluralidad de miembros cursos incluye paletas no toroidales verticalmente curvas conectadas una con otra en una disposición de polígono cerrado.
54. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie inclinada de la abrazadera forma un ángulo entre 5-20 grados en una dirección vertical.
55. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el miembro hueco es sustancialmente semi elipsoide con ángulos de tangente especificados en la ubicación de inicio sobre el elipsoide y en una ubicación de terminación.
56. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un ángulo formado por una superficie superior de la cuña respecto a la horizontal se encuentra entre 10-60 grados
57. Un miembro hueco para su uso en una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para general electricidad, caracterizado porque el miembro hueco se expande en la sección transversal en una dirección del flujo de aire; el miembro hueco que incluye cuñas colocadas de manera circunferencial alrededor de la parte externa del miembro hueco con múltiples pasajes de aire que terminan y salen en una cara interna del miembro hueco en la dirección que se expande el miembro hueco.
58. El miembro hueco, de acuerdo con la reivindicación 57, caracterizado porque el miembro hueco incluye un difusor.
59. El miembro hueco, de acuerdo con la reivindicación 57 ó 58, caracterizado porque una salida de descarga de una parte superior abierta concéntrica del miembro hueco posee un diámetro que se encuentra entre 130% y 180% del diámetro de un miembro rotativo.
60. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 59, caracterizado porque una salida de descarga superior abierta del miembro hueco se suministra con una cuña y abrazadera horizontales alrededor de su perímetro.
61. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 60, caracterizado porque la cuña se encuentra ubicada debajo de una salida del miembro hueco a una altura de entre 7%-19% de un diámetro superior del miembro hueco .
62. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 61, caracterizado porque la longitud de la cara de la cuña se encuentra entre 135%-160% de una altura de la abrazadera del miembro hueco.
63. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 62, caracterizado porque mini cuñas adicionales colocadas en forma circunferencialmente alrededor de un cuerpo externo del miembro hueco y espaciadas en forma uniforme debajo de una cuña principal con múltiples pasajes de aire desde una superficie exterior hasta una superficie interior del miembro hueco.
64. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 63, caracterizado porque incluye múltiples pasajes de aire que terminan y salen de una cara interna del miembro hueco en forma tangencial a menos de 15 grados hasta una superficie interior del miembro hueco.
65. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 64, caracterizado porque se coloca una unidad generadora de electricidad directamente sobre el miembro de rotación en una góndola con soporte independiente que se encuentra aguas abajo de una sombra del miembro rotativo.
66. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 65, caracterizado porque posee una góndola fijada por una estructura de soporte radial "en pendiente" conectada al miembro hueco.
67. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 66, caracterizado porque el miembro hueco es sustancialmente semi elipsoide con ángulos de tangente especificados en la ubicación de inicio sobre el elipsoide y en una ubicación de terminación.
68. El miembro hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 57 a 67, caracterizado porque la superficie en pendiente de la abrazadera forma un ángulo entre 5-20 grados respecto a una dirección vertical.
69. Un método para utilizar una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, caracterizado porque comprende los pasos de: usar una pluralidad de miembros curvos y una pluralidad de miembros de soporte sustancialmente verticales para recolectar el flujo de aire ambiente en una cámara central de recolección desde cualquier dirección en un plano casi horizontal; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para cambiar la dirección del flujo de aire desde un movimiento casi horizontal a un movimiento casi vertical; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para direccionar el flujo de aire desde el lado de barlovento de una cámara central de recolección en forma sustancial directamente a través de todo el ancho de la cámara a un lado diametralmente opuesto de una cámara central de recolección, de forma tal de formar sustancialmente una compuerta de aire sobre los lados opuestos y adyacentes de la cámara para reducir la fuga de aire desde los lados opuestos y adyacentes de la cámara central de recolección; usar los miembros curvos y los miembros de soporte vertical para direccionar el flujo de aire a sustancialmente toda el lado inferior de un miembro rotativo; usar un miembro hueco para permitir que el flujo de aire que sale del miembro rotativo retorne gradualmente a niveles de presión atmosférica.
70. Un método para utilizar un miembro hueco en una turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, caracterizado porque comprende los pasos de: usar una disposición cuña y abrazadera fijado al miembro hueco de forma tal de reducir la interferencia del viento libre desde un lado barlovento del miembro hueco; usar abrazaderas en forma de cuña fijadas circunferencialmente a una superficie externa del miembro hueco, de forma tal de concentrar y dirigir una parte del viento libre a los canales de aire formados a través del miembro hueco y saliendo tangencialmente a una superficie interna del miembro hueco; usar los canales para descargar aire de los canales, paralelo a una dirección del flujo de aire principal dentro del miembro hueco; en donde disminuye la contrapresión en una garganta del miembro hueco y aumenta el flujo de aire a través de un miembro rotativo ubicado cerca de la garganta del miembro hueco; en donde se reduce la separación del flujo de aire principal a lo largo de la superficie interna del miembro hueco, de forma tal de permitir la recuperación de la presión dentro del miembro hueco con pérdida de energía con presión reducida; en donde se aumenta un efecto de aspiración a través de una salida del miembro hueco.
71. Los métodos asociados con la turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, sustancialmente tal como se ilustra y describe en el cuerpo de la especificación.
72. La turbina eólica vertical, envolvente y omnidireccional para generar electricidad, sustancialmente tal como se ilustra y describe en el cuerpo de la especificación. RESUMEN Una turbina eólica de descarga vertical y omnidireccional, que comprende un envolvente que captura el viento desde cualquier dirección y lo direcciona para que fluya verticalmente a través de una sección de garganta en donde se monta un rotor de múltiples paletas en plano aerodinámico. El eje del rotor se conecta a un generador de energía eléctrica. La toma del envolvente incorpora múltiples paletas horizontalmente curvas de forma toroidal que varían hasta casi dos veces el tamaño del diámetro del rotor, apiladas, escalonadas y fijadas en su lugar por múltiples paredes verticales aerodinámicas en dirección radial, para formar una cámara central de recolección para el viento. Los ángulos de curvatura de la paleta y la disposición de apilado son tales que al tiempo de acelerar y direccionar el viento, a través del área total de barrido de las paletas del rotor, se reduce significativamente la pérdida de aire desde la cámara central de recolección por el flujo de aire que forma una compuerta dinámica de fluido a través de las caras inactivas. Utilizando una cuña y abrazadera cerca de la descarga superior abierta, el flujo de viento libre que fluye a través de la parte superior abierta ayuda a aumentar el flujo de aire a través del rotor. Con la extracción aumentada y envolvente operativa más amplia, se anticipa que la energía producida anualmente de esta turbina eólica vertical envolvente omnidireccional será mucho más grande que la de una turbina estándar de viento libre de idéntico diámetro de rotor.