MX2011012855A - Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua. - Google Patents

Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua.

Info

Publication number
MX2011012855A
MX2011012855A MX2011012855A MX2011012855A MX2011012855A MX 2011012855 A MX2011012855 A MX 2011012855A MX 2011012855 A MX2011012855 A MX 2011012855A MX 2011012855 A MX2011012855 A MX 2011012855A MX 2011012855 A MX2011012855 A MX 2011012855A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
departments
turbine
watertight
turbines
flow
Prior art date
Application number
MX2011012855A
Other languages
English (en)
Inventor
Carmelo Vallon Gascon
Anamaria Batrinac
Original Assignee
Energy Whaletail Turbine S L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Energy Whaletail Turbine S L filed Critical Energy Whaletail Turbine S L
Publication of MX2011012855A publication Critical patent/MX2011012855A/es

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/915—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable
    • F05B2240/9152—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable by being hinged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua. Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo para acoplamiento de turbinas, y posicionarlo en el ángulo más favorable de ataque de la corriente a la turbina. Cuenta con unos puntos para alojar la turbina a distancia suficiente de la zona de sujeción, unos dispositivos de medición de intensidad del flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos, unos departamentos estancos y unos dispositivos capaces de provocar un cambio de densidad en dichos departamentos. Tiene una particular forma hidrodinámica que contribuye a su direccionamiento y estabilización en el sentido y seno de la corriente consistente en una forma similar a la de un boomerang en su vista de perfil y a la de una aeronave en su vista en planta.

Description

Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua.
Objeto de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo. Su instalación se realiza mediante un mecanismo de pivotaje de un modo directo o mediante un lastre a un lecho marino o fluvial. El dispositivo es de particular forma hidrodinámica con el objeto de contribuir al direccionamiento y estabilización de este en el sentido y seno de la corriente y está provisto de una serie de dispositivos con la finalidad de dirigir a este, hacia el ángulo más favorable de ataque del flujo de la corriente hacia la turbina.
La invención es aplicable a cualquier tipo de corriente de agua pero resulta especialmente idónea para la ubicación en una corriente de fondo marina.
Así pues uno de los objetos de la invención es un dispositivo para el acoplamiento de diferentes tipos de turbinas o ruedas hidráulicas, con la finalidad de mantener a estas orientadas en el seno de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo.
Como consecuencia de esto, el uso principal se deriva a la obtención de energía, preferentemente eléctrica, la cual se puede obtener mediante la combinación de la turbina instalada con un generador.
La invención se sitúa en el ámbito de los sistemas ecológicos y renovables de energía.
Antecedentes de la invención Un recurso energético importante de los océanos reside en la energía cinética contenida en las corrientes marinas. Su origen está ligado entre otras causas a diferencias de temperatura o de salinidad, a las que se añade la influencia de las mareas. Los efectos se amplifican cuando la corriente atraviesa zonas estrechas limitadas por masas de terreno, incrementándose la velocidad.
Uno de los principales procesos de captación de esta energía se basa en convertidores de energía cinética similares a los aerogeneradores. De entre la gran variedad existente, una de las técnicas de captación de corrientes de superficie, que normalmente es donde las velocidades de agua son más altas, consiste en el empleo de turbinas similares a las eólicas, pero en este caso de instalación submarina. El rotor de la turbina va montado en una estructura sobre el lecho marino previamente acondicionado o suspendida en un sistema flotante con los convenientes amarres, que se instalan tanto en aguas poco profundas como en las más profundas. Al igual que en el aprovechamiento de la energía del viento, para las corrientes marinas se utilizan principalmente dos tipos de rotores: rotores axiales tipo hélice de eje horizontal y rotores de flujo cruzado de eje vertical. La potencia extraíble por unidad de área barrida es proporcional a la densidad del fluido y a la velocidad. Teniendo en cuenta que la densidad del agua es 850 veces superior a la del aire y que la velocidad del fluido es más pequeña que en el caso del aire resulta que la potencia por unidad de área barrida es mucho mayor respecto a la que se obtendría con una aeroturbina.
Estas corrientes de gran potencial energético suelen ser de fácil predicción en cuanto a su disponibilidad y su factor de capacidad es del 40 al 60% superior frente otras fuentes renovables intermitentes. Además son de bajo impacto medioambiental, pues no producen contaminación visual, polución o ruido y tienen una mínima afección a la vida marina debido a la velocidad lenta de rotación de sus rotores. En cuanto a sistemas instalados a una determinada profundidad, un factor importante es el bajo impacto de inclemencias temporales.
Existen numerosos dispositivos en el estado de la técnica que aprovechan la energía de las corrientes marinas. Podemos citar a modo de ejemplo las patentes siguientes: US20020158472, US6109863, WO2008091172, WO2009004308, GB2441821 , WO2009026620, US6472768, US4748808 y GB2434410.
En la mayoría de estas patentes se utilizan turbinas axiales, y aunque en algunas se permite ajusfar la posición u orientación de las mismas en ninguna se realiza aprovechando la hidrodinámica. En la solución propuesta, si bien podría ser utilizable una turbina axial, se utiliza preferentemente una turbina de flujo transversal.
Además la mayoría están diseñadas con sistemas de alojamiento en poca profundidad, mientras que el dispositivo reivindicado puede trabajar a grandes profundidades.
Otra de las ventajas que se puede apreciar respecto del estado de la técnica es que la invención reivindicada es susceptible de realización a gran tamaño, debido a que el diseño de la forma del dispositivo es fácilmente escalable, mientras que los dispositivos anteriores no tienen esa posibilidad, debido a que generalmente utilizan turbinas de flujo axial y aunque su tamaño puede ser considerable siempre es limitado debido a su construcción.
La mayoría de los sistemas existentes en el estado de la técnica constan de múltiples mecanismos e incluso con movimiento relativo entre ellos, haciendo preciso el mantenimiento de estos con relativa frecuencia. Además cuando se realiza a gran profundidad, el coste de dicho mantenimiento suele ser elevado. El dispositivo propuesto no dispone de complicados mecanismos lo que garantiza una menor frecuencia de mantenimientos.
La instalación de la mayoría de los mecanismos existentes suele ser mediante una instalación previa en el lecho; nuestro dispositivo se puede instalar desde la superficie sin previa instalación, debido a que contempla un sistema de inmersión y elevación controlada.
El problema técnico se plantea cuando la corriente marina se encuentra a una considerable profundidad, pudiendo tener un sentido de flujo variable, además de variar en altura respecto del fondo e incluso pudiendo ser ascendente o descendente. La dificultad radica en la orientación de una turbina hidráulica en la circunstancia de una corriente de este tipo, para obtener un rendimiento apropiado.
Aquí se plantea una forma de resolver este problema, mediante la utilización de un dispositivo especialmente indicado para la realización de esta acción.
Descripción detallada de la invención El invento objeto de la presente memoria es un nuevo dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas hidráulicas con el objeto de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo. De instalación en un lecho marino o fluvial mediante un mecanismo de pivotaje, de un modo directo o mediante un lastre o sobrepeso, tiene una particular forma hidrodinámica con la finalidad de contribuir al direccionamiento y estabilización de este en el sentido y seno de la corriente. Dispone de una serie de dispositivos para medir la intensidad de la corriente distribuidos estratégicamente y de un sistema para controlar y dirigir al mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas hacia el ángulo más favorable de ataque de la corriente hacia la turbina.
El mencionado dispositivo está formado esencialmente por un cuerpo de estructura y forma multifuncional, de simetría respecto a un plano central hipotético, en el cual cada una de las diferentes partes y formas contribuyen a diferentes objetivos y realizan diferentes acciones.
Las diferentes partes de este contribuyen a los siguientes objetivos: - proporcionar una zona para conexión en la instalación, - proporcionar una zona para la instalación de unos dispositivos de medición de intensidad de flujo, - proporcionar una zona para la instalación de una turbina hidráulica a una distancia suficiente de la zona de conexión que permita a esta una cierta movilidad con la finalidad de alcanzar el flujo de corriente, - proporcionar una zona para la ubicación de un sistema que permita a este un estado de inclinación en suspensión en la corriente de agua.
Las diferentes formas del dispositivo contribuyen a provocar en la mencionada corriente diferentes acciones, repercutiendo estas a su vez sobre dicho dispositivo. Las diferentes formas son las siguientes: La forma hidrodinámica del conjunto similar a la de un boomerang en su vista de perfil (ver Fig. 2) y en forma de aeronave en su vista de planta (ver Fig. 3) contribuye al direccionamiento y estabilización; La forma de la zona deflectora (6) que precede a la zona donde se ubica la turbina (8) contribuye a optimizar el rendimiento de esta, actuando a modo de inyector dirigiendo el agua hacia el rotor; La forma de la zona acanalada (5) posterior a la turbina (8) en el sentido del flujo de la corriente contribuye en minorar los efectos de las turbulencias que provocara el movimiento de la turbina; La forma de la zona plana (3) de la parte más retrasada respecto del sentido del flujo de la corriente, semejante a unas alas de una aeronave (ver Fig. 3) contribuye especialmente en la estabilización; La forma de la superficie de unión (7) superior a donde se ubica la turbina contribuye al refuerzo de la zona acanalada (5) y a la vez actúa como tobera para la turbina (8).
El mencionado cuerpo de estructura y forma multifuncional dispone de: - Un punto de sujeción o conexión (1 ) a un mecanismo, el cual ira instalado en el lecho o en un lastre fondeado en el mismo. Este mecanismo podrá realizar un doble movimiento de realización simultánea, que consiste en un movimiento preferentemente parcial de giro orientado verticalmente respecto al lugar donde se encuentre fijado el dispositivo para acoplamiento de turbinas y a su vez de giro preferentemente parcial horizontal sobre su fijación.
- Una serie de dispositivos de medición de intensidad de flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos.
- Una serie de puntos para el alojamiento de una o varias turbinas hidráulicas, dispuestas en serie o paralelo en la zona de sujeción (2) y/o la zona plana (3), preferentemente de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular, por favorecer dicho diseño a la integración de la hidrodinámica del conjunto - Una serie de departamentos estancos ocupados por un gas, preferentemente aire. - Una serie de dispositivos, que mediante un método determinado provocaran un cambio de densidad en los departamentos estancos anteriormente mencionados con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo para acoplamientos de turbinas y posicionar este en el ángulo más favorable de ataque de la corriente a la turbina.
La realización y materiales de la estructura del dispositivo para acople de turbinas podrá ser de una sola pieza o bien mediante varias piezas que puedan ser ensambladas, preferentemente de constitución rígida aunque no se descarta la posibilidad de articulada. Realizada preferentemente por un estructural de algún material metálico con o sin aleación que podría ser recubierto por algún material plástico adecuado para servir de protección contra agentes de erosión del medio. De este modo en la realización de grandes dimensiones se consigue una gran consistencia. También se contempla la posibilidad de la realización en un solo material o aleación, de constitución maciza o con cavidades ocupadas por cualquier tipo de fluido líquido o gaseoso.
Sería interesante que la densidad del volumen total de esta, resultara de menor valor que la densidad del agua, con la finalidad de contribuir a la suspensión del conjunto del dispositivo para acoplamiento de turbinas en el flujo de la corriente de agua. Veamos los dispositivos y partes de la estructura que contribuyen a la forma del dispositivo para acoplamiento de turbinas: con la finalidad de orientarse de un modo determinado en el sentido del flujo de la corriente, la forma y superficies de estas deben cumplir el requisito de que el área de la parte de esta que pretendemos se posicione de frente del flujo de la corriente debe tener menor superficie que el área de la parte de esta que se posicione en dirección al flujo de la mencionada. Dicha estructura tiene forma de boomerang (ver Fig. 2) en su vista de perfil al flujo de la corriente y tiene forma de aeronave (ver Fig. 3) en una vista desde la parte superior de esta. Dicha forma hidrodinámica contribuye con la finalidad anteriormente descrita de orientarse de un modo determinado en el sentido del flujo de la corriente. Con este objetivo, presenta una estructura de particular forma hidrodinámica, la cual dispone tres partes o zonas determinadas, una destinada para la sujeción (1 ) o conexión a un mecanismo (25), otra donde se ubican una serie de departamentos estancos (4) y otra intermedia (2) para la ubicación de la turbina hidráulica preferentemente del tipo de flujo transversal.
Por medio del punto de sujeción (1) o conexión se procederá a la conexión a un mecanismo (25) o similar. Este consiste en un orificio cilindrico de tamaño y medida apropiado para encastrar en él el vástago (9) del mecanismo (25) denominado de pivotaje.
El objetivo de los departamentos estancos (4) es mantener en suspensión el dispositivo para acople de turbinas y en una determinada inclinación respecto el lecho o fondo. Para conseguir esta acción deberán estar total o parcialmente ocupados de un fluido gaseoso, preferentemente aire. El volumen ocupable de estos tiene que ser suficiente para garantizar la suspensión del conjunto, incluido la turbina y el mecanismo para aprovechamiento o transformación del movimiento de esta. Por consiguiente la densidad total del conjunto deberá ser inferior a la densidad del fluido donde este sumergido el conjunto descrito. La acción de empuje de dirección vertical y hacia la superficie, que experimentará este volumen de menor densidad provocada por estar dentro de un fluido de mayor densidad tiene que ser de suficiente valor para contrarrestar la acción de empuje que experimentara el conjunto provocada por la corriente de agua al encontrarse este conectado al fondo por un punto y el resto suspendido en la corriente descrita.
La variación de inclinación se puede regular cambiando la densidad del conjunto. Esta acción se puede realizar mediante dos métodos: mediante adición y sustracción ó mediante intercambio de fluidos en estado líquido en estos departamentos.
En el método de adición y sustracción se trata de introducir o extraer un fluido en estado líquido en los mencionados departamentos sin evacuar el gas de su interior, para ello el gas que se encuentre en el interior tiene que ser susceptible de poder presurizarse.
En el método de Intercambio de fluidos se trata de evacuar la totalidad o parte del fluido ocupante de los mencionados departamentos y sustituirlo por otro de mayor o menor densidad dependiendo de la demanda.
Los dos métodos son válidos para conseguir el objetivo. Analizaremos cada uno de ellos: 1. Método de adición y extracción: los departamentos estancos estarían ocupados por un gas preferentemente a presión atmosférica y preferentemente aire, un sistema apropiado ubicado en un lugar externo al dispositivo para acople de turbinas, por medio de una instalación de tuberías podría ser el encargado de suministrar el fluido líquido a presión, preferentemente agua. Mediante una serie de válvulas se podría controlar el caudal suministrado a los departamentos. Una vez realizada esta acción el aire de su interior presurizaría. Si bien esta acción podría realizarse simplemente mediante una serie de válvulas dispuestas en los mencionados departamentos estancos y mediante un sistema de apertura o cierre de estas controlado, el suministro de agua se realizara preferentemente de la propia corriente y de este modo dispondríamos de la propia presión que esta proporcionaría dependiendo de la profundidad de la instalación.
En cualquiera de los modos determinados, la realización de extracción de fluido adicionado se podría realizar mediante un dispositivo tipo bomba sumergible de suministro eléctrico, instalado en la parte más inferior de los mencionados departamentos estancos para evacuar está directamente a la corriente, o bien por medio de unas tuberías de retorno al lugar externo anteriormente mencionado de donde se dispuso. Si se procediera a la expulsión a la corriente habría que tener en cuenta que la potencia requerida de expulsión depende de la profundidad donde se encuentren en el momento de la realización.
Es recomendable el uso de un tándem de bombas de tipo sumergible dispuestos en varios enclaves en la parte inferior de los departamentos, así como unos equipos de repuesto en caso de avería, con el objeto de minimizar la frecuencia de mantenimientos.
En este modo de realización, debido a las continuas presurizaciones y despresurlzaciones es posible que provoque la perdida de volumen de gas Inicial por lo que sería conveniente la instalación de un calderín con aire presurizado en una zona determinada del mencionado departamento, con el fin de poder restablecer el volumen del gas perdido. 2.- Método de intercambio de fluidos: en esta realización los departamentos estancos están ocupados por un gas, preferentemente aire, a una presión igual a la existente en el exterior del mencionado departamento, provocada por el agua en relación a la profundidad de esta ubicación. Se precisa de un calderín para almacenaje de gas presurizado, de una instalación de conexión entre este y los departamentos estancos y de un sistema de dispositivos para control y elevación de presurización. El proceso de evacuación del fluido en estado gaseoso se realiza mediante elevación de su presurización e introducción en el calderín mencionado; a continuación el proceso de sustitución por fluido liquido de mayor densidad se hace mediante la apertura de una serie de válvulas dispuestas en el departamento estanco las cuales están en contacto con el agua de la corriente, por lo que automáticamente se produce el suministro de esta. El proceso contrario se realiza utilizando el sistema de dispositivos para control y elevación de presurización, en esta ocasión es desde el calderín hacia los departamentos estancos, por lo que se produciría la expulsión del fluido líquido a la corriente de agua. Esta opción puede requerir de un servicio de mantenimiento más regular dependiendo de la capacidad del calderín destinado al almacenaje de gas a presión, debido a que este por las sucesivas cargas y descargas se va despresurizando.
Otra alternativa, preferentemente recomendada por su simplicidad de instalación y mantenimiento del mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas, es la realización del método de intercambio de fluidos mediante una estación de almacenaje y servicio de presurización ubicada en una zona exterior a la instalación, provista de dispositivos de control y elevación de presurización para el intercambio del fluido gaseoso presente en los departamentos estancos. Desde esta instalación por medio de sus correspondientes dispositivos de control y elevación de presurización, y mediante una tubería de servicio se controlaría el suministro a los departamentos estancos. Dichos departamentos dispondrían en una parte inferior de unas conducciones en contacto con la corriente. En esta ocasión no resulta preciso la colocación de válvulas de apertura y cierre en estas. El proceso de evacuación del fluido en estado gaseoso se realizaría por los dispositivos adecuados dispuestos en la estación mencionada realizando el retorno a esta por la tubería de servicio, y el proceso de sustitución por fluido liquido de mayor densidad por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos ya que la carga de agua de la corriente se hace automáticamente, al no tener ningún tipo de válvula en su paso. El proceso de evacuación del fluido líquido se produce mediante el suministro de aire presurizado desde la estación descrita y por medio de la tubería de servicio a los departamentos estancos a la presión necesaria para provocar la evacuación del agua ocupada en los departamentos estancos por medio de los conductos que estos disponen en su parte inferior.
Existen factores a considerar para la realización y materiales a emplear en los departamentos estancos: dependiendo de la profundidad de instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas, un factor a tener en cuenta es la presión exterior provocada por el agua así como dependiendo del método empleado para cambiar la densidad del conjunto anteriormente descritos, la presión interior que van a soportar. En la realización de los departamentos estancos en una sola cavidad seria conveniente la utilización de un estructural interior de refuerzo de las paredes que forman la mencionada cavidad. El material de fabricación de estos podría ser de acero inoxidable o algún otro con suficientes garantías en cuanto a la oxidación y resistencia a la presión a que se van a someter. En cuanto al objeto de conseguir un gran volumen en los mencionados departamentos estancos es aconsejable que este se consiga por la realización de un tándem de varias unidades conectadas entre si. En este modo de realización, estas unidades podrían tener forma de cilindros con los laterales de cierre con forma de semiesfera con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión. En relación al empleo de estos cuando se utiliza el método de adición y extracción anteriormente descrito, es conveniente que el material empleado para la fabricación y cierre de los departamentos estancos, esté totalmente en contacto con el agua, pues la acción de elevación de la presión en el interior en las paredes de las mencionadas cavidades será contra restada por la acción de la presión exterior del agua debida a la profundidad donde se encuentre. Sería interesante que en la conducción de entrada de agua marina dispusiera de un filtro para impedir la entrada a estos de especies marinas y material inorgánico.
En cuanto a los dispositivos de medición de intensidad del flujo de la corriente, la ubicación de estos podrá ser de manera estratégica en varios puntos del dispositivo para acoplamiento de turbinas, con la finalidad de realizar mediciones de intensidad de flujo de la corriente a diferentes alturas respecto el fondo, con el objeto de analizar los datos obtenidos y actuar sobre los dispositivos adecuados según el método empleado, para obtener el mejor posicionamiento del dispositivo para acoplamiento de turbinas, con la finalidad ya especificada. Estos dispositivos pueden consistir simplemente en unos barómetros.
Respecto a la transformación de la energía obtenida en forma de movimiento mecánico del rotor de una turbina, es evidente sus diferentes formas de aprovechamiento y cualquier experto en el sector puede aconsejar un método recomendable. En relación a generación de energía eléctrica y en cuanto a la ubicación del generador eléctrico este, puede ir sobre o dentro de la estructura del dispositivo y en el caso particular de turbinas de flujo transversal, es recomendable que se ubiquen en el interior del rotor de la turbina. Si precisara de un sistema de multiplicación de velocidad se realizaría preferentemente de doble acción o simétrico para mantener la simetría del dispositivo y por tanto su punto de gravedad respecto a un eje hipotético.
En relación a la instalación del dispositivo cuando se realice por medio de un lastre o sobrepeso, solución que es recomendable cuando se pretenda ubicar a una gran profundidad, es conveniente que este reúna los siguientes requisitos para garantizar la inmovilidad del conjunto enganchado o conectado en este, además de garantizar un buen apoyo: Para realizar el cálculo del peso requerido de este, se tendrá en cuenta el vector fuerza resultante como consecuencia de su peso, el vector fuerza como consecuencia de la afección del flujo de la corriente sobre si mismo y la totalidad del conjunto, y el vector fuerza como consecuencia de la acción provocada por los departamentos estancos del dispositivo para acoplamiento de turbinas cuando estos estén ocupados total o parcialmente de un gas, dependiendo del volumen de estos, debiendo ser el primero (el peso) de mayor valor que la suma de los siguientes.
En cuanto al modo de apoyo, para que el dispositivo pueda funcionar correctamente, este debe de tener un apoyo que garantice que el mecanismo (25) de pivotaje en él quede, en posición horizontal respecto a la superficie, por lo que es conveniente elegir un lugar apropiado donde el lecho reúna este requisito. Cuando por determinadas circunstancias, sea imprescindible la ubicación en un lecho el cual tiene forma indeterminada, el mencionado lastre o sobrepeso, puede llevar unas patas (16) extensibles fijadas preferentemente en la parte inferior con algún tipo de mecanismo controlado que realice esta función. De este modo se podrá fijar el mencionado lastre en la posición adecuada.
Para la realización de tareas de mantenimiento, cuando la instalación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas mediante el mecanismo (25) de pivotaje sea directamente sobre un lecho marino o fluvial (previamente preparado) la extracción de este a superficie sería desacoplando el dispositivo para acoplamiento de turbinas del mecanismo (25). Esta acción no debe generar problemas técnicos hasta una cierta profundidad.
En cambio cuando se pretenda instalar a una gran profundidad, es conveniente que el dispositivo (24) sea alojado en un lastre, y por medio de este en el lecho. Entonces la tarea de extracción se podría realizar mediante un cable, cadena o similar enganchado a una parte del lastre, que estuviera colocado de tal modo que no interceptara la acción de movimiento del dispositivo para acoplamiento de turbinas. Dicho cable o similar podría ir unido a una boya hasta la superficie y mediante la extracción de este izar el conjunto a superficie.
No obstante a esta u otras posibilidades, un modo preferente de realizar dicha acción es por medio de un sistema de inflado de una serie de boyas extensibles, o una serie de departamentos estancos controlados ocupados preferentemente de agua. Si fuera de este último modo, es aconsejable que el volumen necesario se consiga por la realización de un tándem (21 ) de varias unidades conectados entre si. De este modo la realización de estas unidades podrían tener forma de cilindros con los laterales de cierre con forma de semiesfera con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión sometida. Estas unidades estarían ubicadas en uno o varios puntos determinados en algún punto del lastre. El inflado de las boyas extensibles se podría realizar mediante la liberación de un gas que podría estar contenido en un recipiente a presión. En el caso de departamentos estancos, la evacuación del agua que contuvieran se podría realizar mediante el suministro de aire presurizado desde un punto superior de estos, siendo la evacuación por un punto inferior. La liberación de este gas podría estar controlada por medio de un sistema que recibiera esta instrucción a través de un cable de comunicación, aunque resulta más conveniente por su sistema de radio control o similar. Otro modo de realizar el suministrado del gas a presión podría ser por medio de una instalación que diera servicio a este para realizar esta acción.
Se puede instalar un dispositivo de ayuda ó control de elevación a superficie del conjunto: cuando por medio del vaciado de agua y llenado de gas a presión de los compartimentos estancos dispuestos en el lastre se pretenda elevar a superficie la totalidad del conjunto, debido a la profundidad de su ubicación y a encontrarse en una corriente, es recomendable la instalación en el lastre de un dispositivo que provisto de un carrete (19) de cable, cadena o similar unido a un material tipo globo hinchable (28) o similar. Así, de una vez inyectado gas a presión en el material tipo globo, este tira de el cable, cadena o similar hasta la superficie. Una vez allí desde una embarcación, plataforma o similar puede controlarse la ascensión del conjunto por medio de un sistema de recogida o sujeción de este.
Descripción de los dibujos: Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Fig. 1.- Representa una vista frontal según el sentido de flujo de la corriente del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal.
Fig. 2.- Representa una vista de perfil del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal. En esta vista se puede observar la similitud con la vista de perfil de un boomerang.
Fig. 3.- Representa una vista en planta del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal. En esta vista se puede observar la similitud con la vista en planta de una aeronave.
Fig. 4, Fig. 5, y Fig. 6.- Representan una serie de vistas en modo de perspectivas del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal.
Fig. 7.- Representa una perspectiva del dispositivo para acoplamiento de turbinas, en la que se ha realizado un corte, para la observación de la ubicación y forma de uno de los compartimentos estancos.
Fig. 8.- Representa una perspectiva de una turbina de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular.
Fig. 9. y Fig. 10 - Representan una vista de perfil del dispositivo para acoplamiento de turbinas en dos posiciones, una con una posición elevada de la zona donde se ubican los departamentos estancos, y otra con una posición de menor elevación, en la que por medio de flechas se simula la afección del flujo de la corriente.
Fig. 11.- Representa un corte parcial realizado en la figura 10, con el fin de observar la influencia sobre el flujo de la corriente de la forma de la zona deflectora (6), y así ver el modo de afección de esta a la turbina.
Fig. 12.- Representa una vista de la parte superior del dispositivo para acople de turbinas, tomando como referencia la superficie hacia el fondo, la cual se corresponde a la planta de la figura 2, sin la turbina y sin la superficie de unión (7) del dispositivo, en la cual se simulan las líneas de un flujo sobre las diferentes partes y zonas de este.
Fig. 13, Fig. 14, y Fig. 15.- Representan las vistas frontal, de perfil y en planta de otra realización del dispositivo para acoplamiento de turbinas, en la que se observa la instalación de estas en otra ubicación del dispositivo, así como otro tipo de turbina.
Fig. 16.- Representa una perspectiva de un mecanismo mediante el cual puede ir conectado el dispositivo para acoplamiento de turbinas, para su alojamiento en un lecho o fondo marino o fluvial.
Fig. 17.- Representa una vista en perspectiva de la parte inferior de un tipo de lastre, donde se observa la distribución de las patas (16) para apoyo del mismo y una zona interior (17) para el alojamiento de unos departamentos estancos.
Fig. 8.- Representa una perspectiva de un tipo de lastre o sobrepeso.
Fig. 19.- Representa una vista en perspectiva de una posible distribución y colocación de tándem de departamentos estancos (21 ), para su instalación en la zona (17) del lastre.
Fig. 20.- Representa una vista de perspectiva de un conjunto formado por un dispositivo para acoplamiento de turbinas en el cual se ha instalado una turbina, conectado a un lastre mediante un mecanismo (25), en el que se puede observar el globo (28) desplegado del dispositivo de ayuda y control de la elevación.
Realización preferente de la invención: Una realización preferente de entre las distintas alternativas posibles consiste en la instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas en un lecho de firme regular y apropiado, con el objeto de obtención de energía eléctrica de una corriente de fondo marina, variable de profundidad y de sentido de flujo, la cual discurre a profundidad considerable. Para esta realización se dispone de los siguientes elementos: 1. Un lastre o sobrepeso (26), de forma y peso apropiado para garantizar su inmovilidad en el lecho marino. El lastre está provisto de una zona (23) para la ubicación del mecanismo (25) de pivotaje. También está provisto de un punto de enganche (18) o similar, que se usara para la acción de fondeo del conjunto en el lecho marino. El lastre cuenta con una serie de patas (16) con la finalidad de optimizar su fijación al lecho. Ubicados en un hueco (17) la parte inferior del lastre se encuentran una serie de departamentos estancos (21 ), ocupados preferentemente de agua, conectados entre si y provistos de una serie de válvulas controladas por control remoto que permita la acción dé inyección de aire a través de una parte superior de estos con la finalidad de poder evacuar el agua de su interior. Los departamentos estancos (21) son de forma cilindrica y con los cierres laterales de forma semiesférica con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión sometida por el agua en la profundidad. Los departamentos estancos (21 ) están conectados por una serie de tuberías a un sistema de suministro de aire presurizado, de volumen suficiente para que la acción de inyectado de aire presurizado, con el consiguiente vaciado de agua de su interior puede elevar el conjunto instalado a superficie. El lastre (26) está provisto de un dispositivo de ayuda ó control de elevación para tareas de mantenimiento que consiste en un carrete (19) donde va enrollada una cinta de material altamente resistente a la tracción en cuyo extremo tiene un dispositivo hinchable (28) con apariencia de globo con la finalidad de una vez inyectado en él el aire presurizado tire de la cinta hasta la superficie, donde esta se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión. 2. Un mecanismo (25) de pivotaje, provisto de un vástago (9) horizontal apropiado para hacer las veces de eje, el cual está sustentado por un mecanismo (10) que alberga una serie de rodamientos (11 ), la fijación del vástago al mecanismo se puede hacer mediante tornillos. Este conjunto se encuentra unido a un nuevo vástago ( 2) que hace las veces de eje vertical, el cual está nuevamente sustentado por un mecanismo similar (13) que alberga una serie de rodamientos (14) orientados 90 grados respecto a los descritos anteriormente. La fijación de este mecanismo (25) al lastre (26) se realizara mediante tornillos (15). Gracias al mecanismo (25) que permite que el dispositivo (24) presente 2 grados independientes de libertad en su movimiento. 3. Un dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas de particular forma hidrodinámica en su vista de perfil similar a la de un boomerang (ver Fig. 2) y en su vista de planta en forma de aeronave (ver Fig. 3). El dispositivo (24) dispone de un punto de sujeción o conexión (1 ) y de unos dispositivos de medición de intensidad de flujo ubicados en diferentes puntos del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas, conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos. El dispositivo (24) tiene una serie de orificios y puntos de sujeción (2), según se precise, para el alojamiento de una turbina hidráulica (8), preferentemente de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular, por favorecer el posible diseño de esta a la integración de la hidrodinámica del conjunto. El dispositivo (24) tiene una serie de departamentos estancos (4) ocupados por un gas, preferentemente aire presurizado, una serie de válvulas de apertura y cierre, provistas de mecanismos para control remoto de esta acción y una serie tuberías de suministro y retorno de aire presurizado, que parten de una parte superior de los departamentos estancos y recorren el dispositivo (24) para acople de turbinas hasta una posición en el lastre con la finalidad de ser conectadas a una instalación exterior a esta ubicación, mediante los dispositivos adecuados. 4. Una turbina hidráulica de flujo transversal (8), de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular por favorecer la integración de esta a la hidrodinámica del conjunto, y al modo de actuación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas en una corriente de agua, alojada en el punto de sujeción (2) y sobre un sistema que le permita un movimiento de rotación. 5. Un generador eléctrico apto para el funcionamiento sumergido en el agua, conectado a la turbina, preferentemente de un tipo que sea incorporado en el interior del rotor de esta, por mantener el sistema equilibrado y la hidrodinámica del dispositivo. También se contará con una instalación protegida que conectada al generador recorrerá el dispositivo para el acople de turbinas hasta el lastre con la finalidad de ser conectada a una instalación de tendido eléctrico submarino, mediante los dispositivos adecuados. 6. Una instalación exterior al conjunto especificado compuesta por una serie dispositivos para el suministro y control de aire presurizado a las partes del conjunto anteriormente descritas. 7. Un tendido eléctrico submarino, conectado a la instalación eléctrica del generador con la finalidad de transportar el suministro eléctrico del generador.
El procedimiento de instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas es el siguiente.
Preparación del conjunto para la inmersión.
Para proceder a fondear el conjunto se deben conectar los diferentes dispositivos; el mecanismo (25) de pivotaje descrito anteriormente debe ir instalado en el lastre, en la parte (23) especificada para este fin. A este mecanismo y por medio del vástago (9) que haces las veces de eje, se conecta el dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas. En dicho dispositivo (24) se instala la turbina la cual lleva incorporada en su interior el generador eléctrico, las tuberías para el servicio, suministro y retorno de aire presurizado y el de tendido eléctrico para el suministro del generador a sus respectivos puntos de conexión dispuestos en el lastre. Para facilitar el proceso de fondeo de estas instalaciones podrán ir unidas mediante alguna sujeción o bien mediante alguna canalización.
Inmersión del conjunto.
Una vez completada la preparación de la instalación, se procede a la inmersión de este hasta tomar lugar en el lecho marino determinado, de finne regular y apropiado para la ubicación del conjunto. Para facilitar esta acción se puede controlar la ocupación de agua de los diferentes departamentos estancos, con la finalidad de realizar una inmersión dirigida y que ofrezca menor resistencia debida al peso del conjunto.
Para ello procedemos desde una embarcación, plataforma o similar, provista de una grúa o sistema para maniobrar y sustentar el conjunto, mediante una cinta de gran resistencia a la tracción, cable o cadena, disponiendo el extremo de esta de un mecanismo de sistema para enganche y de liberación por control remoto, y que estará conectado al lastre por medio del mecanismo de enganche (18).
Una vez fondeado el dispositivo y liberado el cable, cadena o similar del enganche del lastre, se procederá al llenado de agua marina procedente del medio de los departamentos estancos (21 ) ubicados en la parte (17) inferior del lastre con la finalidad de garantizar su inmovilidad.
A continuación el conjunto descrito y el mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas, actuará en base a las siguientes circunstancias que se reúnen en el momento de tomar fondo: Primero, disponemos de un lastre de peso, con forma necesaria y apoyo que garantice su inmovilidad.
Segundo, en la plataforma (23) de dicho lastre, que se encuentra en posición horizontal, está instalado adecuadamente un mecanismo (25) de pivotaje.
Tercero, a este mecanismo (25) está conectado por medio del vástago (9) el dispositivo (24) para acople de turbinas.
Cuarto, el dispositivo (24) junto con la turbina y el generador se encuentran en suspensión.
Modo de afección de la corriente de agua sobre estas circunstancias: El perfil (ver Fig. 2) del dispositivo (24) para acople de turbinas tiene mayor superficie que el alzado (ver Fig. 1 ) de este; por consiguiente este sufrirá un mayor empuje por el flujo de la corriente, acción que provocará que el mencionado dispositivo se posicione de frente a la corriente en una vista de alzado (ver Fig. 1 ).
Una vez orientado en esta posición (ver Fig. 9), la forma de la zona plana (3) del cuerpo del dispositivo más retrasada respecto del sentido del flujo de la corriente, semejante a las alas de una aeronave será la que ofrezca mayor oposición al sentido del flujo de la corriente, acción que provocará la inclinación del mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas hacia el lecho (ver Fig. 10).
En este momento la turbina se encuentra orientada y posicionada en el flujo de la corriente. Entonces, la fuerza trasmitida por este sobre el rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular provocará en la turbina un movimiento de rotación.
Debido a esta acción y por estar está conectada a un generador de producción eléctrica se procederá al suministro de esta, el cual por medio de su correspondiente instalación a tierra se podrá utilizar convenientemente.
El movimiento de rotación de la turbina, provocará una oscilación de fuerzas que serán transmitidas en todo el cuerpo del dispositivo (24). Para minimizar esta acción el mencionado dispositivo en la parte más retrasada cuenta con la forma plana (3) anteriormente mencionada, semejante a las alas de una aeronave que al encontrarse en el flujo de una corriente de agua contribuye en la estabilización de estas fuerzas (ver Fig. 12).
A continuación se procederá a realizar la lectura de los dispositivos medición de intensidad de flujo ubicados en diferentes puntos de la superficie del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas, los cuales estarán conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos, donde se podrá observar y analizar los datos que estos proporcionen con el objeto de determinar el mejor ángulo de inclinación del dispositivo para acople de turbinas respecto a la intensidad de flujo de la corriente hacia la turbina.
Entonces si fuera preciso se puede regular el ángulo de inclinación respecto del lecho que presente el dispositivo para acople de turbinas realizando un método de intercambio de fluidos en los departamentos estancos (4), tal como se ha descrito anteriormente.
Para ello dependiendo del tipo de operación que pretendamos realizar se procederá del siguiente modo: Para realizar una maniobra para disminuir el ángulo de inclinación que presente el dispositivo (24) para acople de turbinas respecto al lecho marino, se procederá a la sustitución de la cantidad que se precise del aire presurizado que contengan los departamentos estancos (4) del mencionado dispositivo. Esta acción se realizaría mediante la tubería de aire presurizado de servicio conectada entre la parte superior de los departamentos estancos y la instalación exterior anteriormente descrita, mediante los dispositivos adecuados que esta última disponga. El proceso de sustitución por fluido líquido de mayor densidad, que sería agua marina, se produciría simultáneamente por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos, al no tener ningún tipo de válvula en su paso.
Para realizar una maniobra de elevación del ángulo que presente el dispositivo para acople de turbinas respecto al lecho marino, se procederá a sustituir la cantidad que se precise del fluido líquido que contengan los departamentos estancos (4) del dispositivo. Para esta acción se procederá al suministro de aire presurizado a la presión requerida, mediante la tubería de servicio de aire presurizado conectada entre la parte superior de los departamentos estancos y la instalación exterior anteriormente descrita, mediante los dispositivos adecuados que esta última disponga. El fluido líquido de mayor densidad se vertería simultáneamente al mar por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos, al no tener ningún tipo de válvula en su paso.
Elevación del conjunto para realización de tareas de mantenimiento.
Con el objeto de realizar una ascensión controlada del conjunto, se procederá a activar el dispositivo de ayuda y control de elevación. Para esta acción, desde la instalación exterior donde se ubican los dispositivos necesarios, se suministrará aire suficientemente presurizado al dispositivo (28) hinchable similar a un globo el cual se encuentra plegado en un compartimento (20) del lastre (26), con la finalidad de que este se eleve hasta la superficie, arrastrando con el una cinta de material suficientemente resistente a la tracción la cual se encuentra enrollada en un carrete (19) situado en un compartimento (22) del lastre. Una vez en superficie la cinta se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión.
A continuación desde la instalación exterior donde se ubican los dispositivos necesarios para el suministro y control de aire presurizado, se procederá a suministrar mediante la conexión disponible y ubicada en el lastre aire presurizado a suficiente presión en los departamentos estancos (21 ), desde una zona superior de estos, con el objetivo de provocar la evacuación del agua contenida en estos, por medio de una serie de tuberías destinadas a tal fin. Cuando el volumen del conjunto adquiera menor densidad que el agua marina, comenzara su ascensión hacia la superficie. La velocidad de ascensión se puede controlar regulando el suministro y la disponibilidad de aire presurizado de los departamentos estancos (21 ), desde la instalación exterior referida.

Claims (30)

REINVIDICACIONES
1. Dispositivo (24) sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de obtener energía de una corriente de fluido, de instalación preferente en un lecho marino o fluvial mediante un mecanismo (25) de pivotaje, provisto de una serie de dispositivos con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas y posicionarlo en el ángulo más favorable de ataque de la corriente con respecto a la turbina y que se caracteriza por constar de: - un punto de sujeción o conexión (1 ) al mecanismo (25) de pivotaje; - una serie de puntos de sujeción (2) para el alojamiento de una turbina hidráulica separados de la zona de conexión (1 ) a fin de obtener una cierta movilidad para alcanzar el flujo de corriente; - una serie de departamentos estancos (4) ocupados por un gas; - una serie de dispositivos capaces de provocar un cambio de densidad en los departamentos estancos; - una particular forma hidrodinámica que contribuye a su direccionamiento y estabilización en el sentido y seno de la corriente consistente en una forma similar a la de un boomerang en su vista de perfil y a la de una aeronave en su vista en planta y -un cuerpo de simetría respecto a un plano central hipotético.
2. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado por la siguiente configuración de elementos y su disposición relativa en el conjunto: - una zona deflectora (6) precedente en el sentido del flujo a la de ubicación de la turbina (8) a fin de dirigir adecuadamente el agua hacia el rotor, a modo de inyector; - una zona acanalada (5) posterior en el sentido del flujo a la de ubicación de la turbina (8) a fin de minorar las turbulencias originadas; - una zona plana (3) semejante a unas alas de aeronave posterior en el sentido del flujo a la de ubicación de la turbina (8) a fin de contribuir especialmente en la estabilización, - una superficie de unión (7) superior a la de ubicación de la turbina (8) a fin de reforzar la zona acanalada (5), actuando como tobera para la turbina (8).
3. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque el mecanismo (25) de pivotaje está provisto por dos vástagos (9 y 12) perpendiculares entre si que permiten que el dispositivo (24) presente 2 grados independientes de libertad en su movimiento.
4. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque el gas que ocupa los departamentos estancos es aire.
5. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los departamentos estancos se realizan en una sola cavidad, teniendo sus paredes un estructural interior de refuerzo.
6. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los departamentos estancos se realizan mediante un tándem de varias unidades conectadas entre si.
7. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado porque las unidades tienen forma de cilindros con los laterales de cierre en forma de semiesfera.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado porque para la carga y descarga de agua de los departamentos estancos no se requiere ninguna válvula.
9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque en la conducción de entrada de agua marina se dispone un filtro para impedir la entrada a los departamentos estancos de especies marinas y material orgánico.
10. Dispositivo según reivindicaciones anteriores caracterizado por la presencia de otros compartimentos estancos dispuestos en otra parte de la estructura con el fin de aligerar peso o de actuar en la estabilización del dispositivo.
11. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos que provocarán un cambio de densidad en los departamentos estancos utilizarán un método de intercambio de fluidos.
12. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos que provocarán un cambio de densidad en los departamentos estancos utilizarán un método de adición y sustracción de fluidos.
13. Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado porque la estación de almacenaje y servicio de presurización provista de dispositivos de control y elevación de presión está ubicada en una zona exterior a la instalación.
14. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos de medición de intensidad de flujo son barómetros.
15. Dispositivo según la reivindicación primera y segunda caracterizado porque la turbina es de flujo transversal.
16. Dispositivo según la reivindicación primera y segunda caracterizado porque la turbina es de flujo axial.
17. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en serie en la zona de sujeción (2).
18. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en paralelo en la zona de sujeción (2).
19. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en paralelo situadas en la zona plana (3).
20. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado por tener una serie de dispositivos de medición de intensidad de flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos.
21. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque se realiza utilizando un estructural de material metálico que podría ser recubierto por algún material plástico adecuado para servir de protección contra agentes de erosión del medio.
22. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque su instalación se realiza directamente en un lecho marino o fluvial.
23. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque su instalación en un lecho marino o fluvial se realiza mediante un lastre.
24. Dispositivo según la reivindicación 23 caracterizado porque el lastre (26) está provisto de: - una zona para la ubicación del mecanismo (25) de pivotaje, - una serie de patas (16) - un punto de enganche (18) de uso en la acción de fondeo del conjunto - unos departamentos estancos - un dispositivo de ayuda y control de la elevación.
25. Dispositivo según reivindicación 24 caracterizado porque las patas (16) son extensibles con el objetivo de fijar el lastre en la posición adecuada.
26 Dispositivo según reivindicación 24 caracterizado porque los departamentos estancos están ocupados por agua y en su parte superior están conectados a un sistema de suministro de aire presurizado con la finalidad de poder evacuar dicha agua y elevar el conjunto a superficie.
27 Dispositivo según la reivindicación 24 caracterizado porque el dispositivo de ayuda y control de la elevación consiste en un carrete (19) donde va enrollada una cinta, cable o cadena de material altamente resistente a la tracción en cuyo extremo tiene un dispositivo hinchable (28).
28. Método de generación de energía eléctrica que utiliza el dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicación primera, consistente en poner en movimiento un generador eléctrico utilizando el trabajo desarrollado por la turbina a través de una serie de mecanismos de transmisión.
29. Procedimiento de fondeo del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicación anterior caracterizado porque se realiza desde una embarcación, plataforma o similar, provista de una grúa o sistema para maniobrar y sustentar el conjunto, con la ayuda de una cinta, cable o cadena y mediante la ocupación controlada de agua de los diferentes departamentos estancos se procede a la inmersión.
30. Procedimiento de ascensión a superficie del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicaciones anteriores caracterizado porque se utiliza un sistema de ayuda y control de la elevación que una vez en superficie se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión y porque mediante el suministro de aire presurizado a los distintos departamentos estancos se provoca la evacuación del agua contenida en estos y la elevación del conjunto a superficie.
MX2011012855A 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua. MX2011012855A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200901375A ES2372513B1 (es) 2009-06-05 2009-06-05 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético del flujo de una corriente de agua.
PCT/ES2010/000242 WO2010139818A1 (es) 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2011012855A true MX2011012855A (es) 2012-06-25

Family

ID=43297298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2011012855A MX2011012855A (es) 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua.

Country Status (17)

Country Link
EP (1) EP2439402A4 (es)
JP (1) JP2012528978A (es)
KR (1) KR20120042828A (es)
CN (1) CN102459867A (es)
AU (1) AU2010255644A1 (es)
BR (1) BRPI1010179A2 (es)
CA (1) CA2766893A1 (es)
CL (1) CL2011003042A1 (es)
CO (1) CO6480982A2 (es)
CU (1) CU20110226A7 (es)
DO (1) DOP2011000370A (es)
ES (1) ES2372513B1 (es)
MA (1) MA33490B1 (es)
MX (1) MX2011012855A (es)
RU (1) RU2011154044A (es)
WO (1) WO2010139818A1 (es)
ZA (1) ZA201200049B (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3002786A1 (fr) * 2013-03-01 2014-09-05 Edie Ecocinetic Dispositif de transformation d'energie hydrocinetique ou aerocinetique
EP3019739B1 (en) 2013-07-12 2018-03-07 Minesto AB Wing and turbine configuration for power plant
PE20220152A1 (es) 2019-03-08 2022-01-27 Big Moon Power Inc Sistemas y metodos para la generacion de potencia electrica de base hidroelectrica

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2501696A (en) * 1946-01-12 1950-03-28 Wolfgang Kmentt Stream turbine
US4748808A (en) 1986-06-27 1988-06-07 Hill Edward D Fluid powered motor-generator apparatus
GB9322002D0 (en) * 1993-10-26 1993-12-15 Parker Limited Generating apparatus
US6109863A (en) 1998-11-16 2000-08-29 Milliken; Larry D. Submersible appartus for generating electricity and associated method
GB2348249B (en) * 1999-03-01 2003-11-05 John Richard Carew Armstrong Buoyant water current turbine
US6472768B1 (en) 2000-09-26 2002-10-29 Darwin Aldis Salls Hydrokinetic generator
US6531788B2 (en) * 2001-02-22 2003-03-11 John H. Robson Submersible electrical power generating plant
GB2434410B (en) 2006-01-18 2009-09-16 Michael Torr Todman Underwater turbine mounting
US20080018115A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Boray Technologies, Inc. Semi-submersible hydroelectric power plant
GB2441821A (en) * 2006-09-13 2008-03-19 Michael Torr Todman Self-aligning submerged buoyant tidal turbine
RS20070022A (en) 2007-01-22 2008-08-07 Nenad Paunović Mobile underwater platform for exploitation of river and water steam flow energy
WO2009004308A2 (en) 2007-06-30 2009-01-08 John Richard Carew Armstrong Improvements in water turbines
WO2009026620A1 (en) 2007-08-24 2009-03-05 Fourivers Power Engineering Pty Ltd Marine power generation apparatus using ocean currents
CN101344063B (zh) * 2008-08-20 2010-11-17 山东鱼台电力制造业有限公司 一种悬浮式潮涌发电站

Also Published As

Publication number Publication date
AU2010255644A1 (en) 2012-02-02
CN102459867A (zh) 2012-05-16
WO2010139818A1 (es) 2010-12-09
ES2372513A1 (es) 2012-01-23
DOP2011000370A (es) 2012-05-31
EP2439402A4 (en) 2013-04-10
CO6480982A2 (es) 2012-07-16
MA33490B1 (fr) 2012-08-01
CA2766893A1 (en) 2010-12-09
KR20120042828A (ko) 2012-05-03
CU20110226A7 (es) 2012-06-21
WO2010139818A4 (es) 2012-01-12
EP2439402A1 (en) 2012-04-11
JP2012528978A (ja) 2012-11-15
BRPI1010179A2 (pt) 2017-08-15
ZA201200049B (en) 2012-09-26
CL2011003042A1 (es) 2012-06-22
RU2011154044A (ru) 2013-07-20
ES2372513B1 (es) 2012-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10894660B2 (en) Underwater energy storage system and power station powered therewith
CN105793563B (zh) 漂浮式风力涡轮机支撑系统
CN105980704B (zh) 漂浮式风力发电站
JP5921647B1 (ja) 潮流又は海流を使用して発電する海域での発電設備
CN106573665A (zh) 浮动结构及其安装方法
KR101842112B1 (ko) 부력 조절이 가능한 수력 터빈
US10910973B2 (en) Three-dimensional (3D) flow floating power generator
US20160237984A1 (en) Power generation apparatus utilizing water current energy
CN102900592A (zh) 浮动平台波浪能储能系统和波浪能发电系统
RU2150021C1 (ru) Способ утилизации энергии возобновляющихся источников (варианты) и модуль энергостанции мощностью до мегаватт для его осуществления
MX2011012855A (es) Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua.
JP6436449B1 (ja) 制御可能なフロートモジュール、少なくとも１つの制御可能なフロートモジュールを含むモジュール式オフショア構造アセンブリ、および現場でのモジュール式オフショア構造の組立て方法
KR101206135B1 (ko) 부력체로 이루어진 발전장치
RU2554431C2 (ru) Гидроэнергетическая установка
JP7440210B2 (ja) 揚水式水圧発電方法
US10710689B1 (en) Power generation method and device
CN101988462B (zh) 水能接收装置
KR20130025327A (ko) 부력체로 이루어진 발전장치와 선박추진장치 및 이에 구비되어질 수 있는 격자망형 구조로 이루어진 날개부
NO342606B1 (no) Bølgekraftverk
JP2024520056A (ja) 流体力学発電機及びシステム
KR20230135644A (ko) 풍력 발전 플랜트