WO2010122187A1 - Generador acuático de electricidad - Google Patents

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WO2010122187A1 PCT/ES2010/000158 ES2010000158W WO2010122187A1 WO 2010122187 A1 WO2010122187 A1 WO 2010122187A1 ES 2010000158 W ES2010000158 W ES 2010000158W WO 2010122187 A1 WO2010122187 A1 WO 2010122187A1
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Xavier Delgado Sureda
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Xavier Delgado Sureda
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention refers, as indicated in its statement to an aquatic electricity generator, specifically one installed in an area within a water body chosen preferably within the order constituting the seas and lakes, without thereby excluding its location in other aquatic masses such as rivers and reservoirs.
  • the aquatic generator has been developed which constitutes the object of the invention, which is constituted by a hydraulic wheel which, located with its axis in a horizontal position connected to an electrical apparatus capable of acting, independently as a motor or as a generator, it is housed inside an envelope arranged in a vertical position and equipped with a suction mouth and a discharge mouth arranged horizontally and tangentially aligned to a lower area of the hydraulic wheel, of whose mouths, the The suction is connected to a short vertical suction tube immersed in the aquatic mass, while the discharge is connected to a long vertical impulsion tube, also immersed in the aquatic mass, which is longer than the short suction tube , all this so that at least the two suction and discharge tubes are partially submerged in I at the water mass while the envelope of the hydraulic wheel and the vertical suction and discharge tubes are filled with the aqueous medium, as well as the horizontal sections thereof with which they are connected to the suction and discharge nozzles of the envelope of the hydraulic wheel, at which time
  • a feature of the invention is the fact that the turbine, constituted by the envelope and the hydraulic wheel, and the horizontal sections of connection thereof with the short suction tube and the long delivery tube are seated on a surface, located above the level of the water body, which belongs to one of the group of which comprise a floating platform, a boat and a fixed platform emerging from the surface of the water body.
  • Another feature of the invention resides in the fact that the turbine, constituted by the envelope and the hydraulic wheel, and the horizontal connecting sections thereof connected to the short suction tube and the long delivery tube are all submerged in the mass aquatic that floods them and installed in an underwater structure.
  • Another feature of the invention is defined because the turbine, constituted by the envelope and the hydraulic wheel, and the horizontal connecting section of the aforementioned turbine to the short suction tube, are connected to a priming pump to fill the mass with water. inside them and expel the occluded air in said interior, including, also, the filling of the horizontal section of connection to the long vertical pipe of impulsion and the own long vertical tube of impulsion and short vertical tube of aspiration.
  • Another feature of the invention lies in the fact that between the turbine which, constituted by the envelope and the hydraulic wheel, and the electrical apparatus, which is capable of acting as a motor or generator, a multiplier box of the revolutions of The said hydraulic wheel made within its housing.
  • Another feature of the invention is the fact that the turbine, constituted by the casing and the hydraulic wheel, and the horizontal connecting sections thereof with the short vertical suction tube and the long vertical tube - TO -
  • the turbine constituted by the envelope and the hydraulic wheel, and the horizontal sections of connection thereof with the short suction tube and the long delivery tube and the connection of these sections with the aforementioned short suction tube and long delivery tube, they constitute a set that, being watertight, is totally submerged in the aquatic mass.
  • Figure 1 represents, schematically in side elevation, an embodiment of the aquatic electricity generator according to a preferred variant of the invention.
  • Figure 2 represents, schematically in side elevation, another embodiment of the aquatic electricity generator according to a second preferred variant of the invention.
  • Figure 3 represents, schematically on the upper floor, the realization of the aquatic electricity generator of Figure 1 in which an electrical apparatus and a priming pump are included. Description of some variants of the invention
  • Figure 1 shows the turbine 1 which is constituted by a hydraulic wheel 2 with a horizontal axis that is rotatably housed inside an enclosure 3.
  • a suction mouth 4 and a discharge mouth 5 are arranged arranged horizontally and tangentially aligned to a lower area of the hydraulic wheel 2, of which mouths, the suction Ia 4 is connected to a short vertical tube of suction 6 immersed in the aquatic mass 7, while the impulse 5 is connected to a long vertical impulse tube 8, also immersed in the aquatic mass 7, which is longer than the short vertical aspiration tube 6, all this so that at least the two suction tubes 6 and discharge 8 are partially submerged in the water mass 7 while they are filled with the aqueous medium 9 the envelope 3 of the hydraulic wheel 2 and the vertical suction tubes 6 and of drive 8, as well as the horizontal sections thereof with those that are connected to the suction nozzles 4 and of drive 5 of the envelope 3 of the hydraulic wheel 2.
  • the hydraulic wheel 2 rotates inside the enclosure 3 by the action of an electrical apparatus 10, see Figure 3, which determines the aspiration of the aquatic mass 7 located in the area of the mouth of the short vertical tube of suction 6 and Ia drives towards the mouth of the long vertical drive tube 8 until a stable circulation regime is reached, a circumstance that determines the suspension of the actuation of the electric apparatus 10 as a motor for immediately, without any stop, to continue its rotation, dragged by the hydraulic wheel 2, said electrical apparatus 10 acting, as of this moment, as an electric current producing alternator.
  • an electrical apparatus 10 see Figure 3 which determines the aspiration of the aquatic mass 7 located in the area of the mouth of the short vertical tube of suction 6 and Ia drives towards the mouth of the long vertical drive tube 8 until a stable circulation regime is reached, a circumstance that determines the suspension of the actuation of the electric apparatus 10 as a motor for immediately, without any stop, to continue its rotation, dragged by the hydraulic wheel 2, said electrical apparatus 10 acting, as of this moment, as an electric current producing alternator.
  • the turbine 1, constituted by the envelope 3 and the hydraulic wheel 2, and the horizontal sections 11 connecting it with the short suction tube 6 and the long drive tube 8 are seated in a surface 12, located above level 13 of the aquatic mass 7, which belongs to one of the group of those comprising a floating platform 14, a boat and a fixed platform emerging from the surface of the water body 7.
  • Figure 2 shows the case in which the turbine 1, constituted by the envelope 3 and the hydraulic wheel 2, and the horizontal sections 11 connecting it with the short suction tube 6 and the long delivery tube 8 are all of them submerged in the water body 7 that floods them and installed in an underwater structure 15.
  • Figure 3 illustrates the fact that the turbine 1, constituted by the envelope 3 and the hydraulic wheel 2, and the horizontal section 11 connecting the said turbine 1 to the short suction tube 6 are connected to a pump of priming 16 to fill the interior thereof with the aqueous medium 9 and expel the occluded air therein, including also filling the horizontal connecting section 11 to the long vertical supply tube 8, the long vertical supply tube itself 8 and short vertical suction tube 6.

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Abstract

Este generador está constituido por una rueda hidráulica que, situada con su eje conectado a un aparato eléctrico capaz de actuar, independientemente como motor o como generador, se encuentra alojada en el interior de una envolvente dispuesta en posición vertical y dotada de una boca de aspiración y de una boca de impulsión dispuestas en forma alineada horizontal y tangencialmente a una zona inferior de la rueda hidráulica, de cuyas bocas, la de aspiración está conectada a un corto tubo vertical de aspiración inmerso en la masa acuática, mientras que la de impulsión está conectada a un largo tubo vertical de impulsión, también inmerso en la masa acuática, que es de mayor longitud que el corto tubo de aspiración, todo ello de manera que al menos los dos tubos de aspiración y de impulsión se encuentran parcialmente sumergidos en la masa acuática al tiempo que se encuentran llenos del medio acuoso la envolvente de la rueda hidráulica y los propios tubos verticales de aspiración y de impulsión, momento en el cual el giro de la rueda hidráulica accionada por el aparato eléctrico determina la aspiración de la masa acuática y la impulsa hacia la embocadura, momento en el que se determina la suspensión del accionamiento del aparato eléctrico como motor para proseguir su giro, arrastrado por la rueda hidráulica, actuando como alternador productor de comente eléctrica.

Description

GENERADOR ACUÁTICO DE ELECTRICIDAD
D E S C R I P C I Ó N
Objeto de Ia invención
La presente invención se refiere, conforme se indica en su enunciado a un generador acuático de electricidad, concretamente uno instalado en una zona adentrada de una masa acuática escogida preferentemente dentro del orden que constituyen los mares y los lagos, sin excluir con ello su situación en otras masas acuáticas como son, por ejemplo, los ríos y los embalses.
Antecedentes de Ia invención
Se tiene conocimiento de Ia existencia de sistemas generadores de energía eléctrica basados en el oleaje de Ia mar, en los cuales se consigue el accionamiento de alternadores productores de corriente eléctrica mediante medios flotantes que alternativamente se desplazan verticalmente siguiendo los movimientos de elevación y descenso de las crestas de las olas.
También son conocidos los sistemas en los que se aprovechan los desniveles creados por las mareas mediante Ia construcción de embalses formados cerrando con presas Ia salida a Ia mar de fiordos y similares.
Finalmente, otra forma conocida de aprovechamiento de los movimientos de las olas de Ia mar consiste en disponer unas hélices sumergidas en un lugar de Ia mar y orientadas en contra de Ia corriente predominante del lugar. Descripción de Ia invención
Todos los sistemas conocidos de aprovechamiento de Ia energía de Ia mar resultan de una considerable complejidad, Io que ha determinado que su empleo no se haya generalizado en Ia forma que Io ha hecho el aprovechamiento de Ia energía eólica con los conocidos molinos de grandes aspas.
Con el ánimo de aprovechar Ia energía potencial entre dos puntos verticalmente separados en el seno de una masa acuática, como puede ser, por ejemplo, Ia mar, se ha adoptado Ia solución de utilizar en parte para ello el efecto sifón.
De acuerdo con Ia precedente solución se ha desarrollado el generador acuático que constituye el objeto de Ia invención, el cual está constituido por una rueda hidráulica que, situada con su eje en posición horizontal conectado a un aparato eléctrico capaz de actuar, independientemente como motor o como generador, se encuentra alojada en el interior de una envolvente dispuesta en posición vertical y dotada de una boca de aspiración y de una boca de impulsión dispuestas en forma alineada horizontal y tangencialmente a una zona inferior de Ia rueda hidráulica, de cuyas bocas, Ia de aspiración está conectada a un corto tubo vertical de aspiración inmerso en Ia masa acuática, mientras que Ia de impulsión está conectada a un largo tubo vertical de impulsión, también inmerso en Ia masa acuática, que es de mayor longitud que el corto tubo de aspiración, todo ello de manera que al menos los dos tubos de aspiración y de impulsión se encuentran parcialmente sumergidos en Ia masa acuática al tiempo que se encuentran llenos del medio acuoso Ia envolvente de Ia rueda hidráulica y los propios tubos verticales de aspiración y de impulsión, así como los tramos horizontales de los mismos con los que se conectan a las bocas de aspiración y de impulsión de Ia envolvente de Ia rueda hidráulica, momento en el cual el giro de Ia rueda hidráulica accionada por el aparato eléctrico determina Ia aspiración de Ia masa acuosa localizada en Ia zona de Ia embocadura del corto tubo vertical de aspiración y Ia impulsa hacia Ia embocadura del largo tubo vertical de impulsión hasta alcanzar un régimen estable de circulación, circunstancia que determina Ia suspensión del accionamiento del aparato eléctrico como motor para inmediatamente, sin detención alguna, proseguir su giro, arrastrado por Ia rueda hidráulica, actuando como alternador productor de corriente eléctrica.
Una característica de Ia invención Ia constituye el hecho de que Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión del mismo con el corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión están asentados en una superficie, situada por encima del nivel de Ia masa acuática, que pertenece a una del grupo de las que comprenden una plataforma flotante, una embarcación y una plataforma fija emergente de Ia superficie de Ia masa acuática.
Otra característica de Ia invención reside en el hecho de que Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión del mismo conectados al corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión están todos ellos sumergidos en Ia masa acuática que los inunda e instalados en una estructura submarina.
Otra característica de Ia invención viene definida porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y el tramo horizontal de conexión de Ia precitada turbina al corto tubo de aspiración, se encuentran conectados a una bomba de cebado para llenar con masa acuosa el interior de los mismos y expulsar el aire ocluido en dicho interior, incluyendo, también, el llenado del tramo horizontal de conexión al largo tubo vertical de impulsión y los propios largo tubo vertical de impulsión y corto tubo vertical de aspiración.
Otra característica de Ia invención radica en el hecho de que entre Ia turbina que, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y el aparato eléctrico, que es capaz de actuar como motor o generador, se encuentra instalada una caja multiplicadora de las revoluciones de Ia citada rueda hidráulica efectuadas dentro de su envolvente.
Otra característica de Ia invención Ia constituye el hecho de que Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión de Ia misma con el corto tubo vertical de aspiración y el largo tubo vertical - A -
de impulsión y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo vertical de aspiración y largo tubo vertical de impulsión, constituyen un conjunto que, siendo estanco a Ia penetración de aire atmosférico, está totalmente inundado en su interior, también en forma estanca, por Ia masa acuosa.
Finalmente, otra característica más de Ia invención reside en el hecho de que Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión de Ia misma con el corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo de aspiración y largo tubo de impulsión, constituyen un conjunto que, siendo estanco, está totalmente sumergido en Ia masa acuática.
Breve descripción de los dibujos
Para facilitar Ia comprensión de las ideas expuestas, dando a conocer al mismo tiempo diversos detalles de orden constructivo, se describe seguidamente una forma de realización de Ia presente invención haciendo referencia a los dibujos que acompañan esta memoria, los cuales, dado su fin primordialmente ilustrativo, deberán ser interpretados como desprovistos de todo alcance limitativo respecto a Ia amplitud de Ia protección legal que se solicita. En los dibujos:
Figura 1, representa, esquemáticamente en alzado lateral, una realización del generador acuático de electricidad de acuerdo con una variante preferida de Ia invención.
Figura 2, representa, esquemáticamente en alzado lateral, otra realización del generador acuático de electricidad de acuerdo con una segunda variante preferida de Ia invención.
Figura 3, representa, esquemáticamente en planta superior, Ia realización del generador acuático de electricidad de Ia figura 1 en Ia que se incluyen un aparato eléctrico y una bomba de cebado. Descripción de unas variantes de Ia invención
En Ia figura 1 se muestra Ia turbina 1 que está constituida por una rueda hidráulica 2 de eje horizontal que se halla alojada en forma giratoria en el interior de una envolvente 3.
De Ia envolvente 3 parten una boca de aspiración 4 y de una boca de impulsión 5 dispuestas en forma alineada horizontal y tangencialmente a una zona inferior de Ia rueda hidráulica 2, de cuyas bocas, Ia de aspiración 4 está conectada a un corto tubo vertical de aspiración 6 inmerso en Ia masa acuática 7, mientras que Ia de impulsión 5 está conectada a un largo tubo vertical de impulsión 8, también inmerso en Ia masa acuática 7, que es de mayor longitud que el corto tubo vertical de aspiración 6, todo ello de manera que al menos los dos tubos de aspiración 6 y de impulsión 8 se encuentran parcialmente sumergidos en Ia masa acuática 7 al tiempo que se encuentran llenos del medio acuoso 9 Ia envolvente 3 de Ia rueda hidráulica 2 y los propios tubos verticales de aspiración 6 y de impulsión 8, así como los tramos horizontales de los mismos con los que se conectan a las bocas de aspiración 4 y de impulsión 5 de Ia envolvente 3 de Ia rueda hidráulica 2.
En estas condiciones, Ia rueda hidráulica 2 gira dentro de Ia envolvente 3 por Ia acción de un aparato eléctrico 10, véase Ia figura 3, Io que determina Ia aspiración de Ia masa acuática 7 localizada en Ia zona de Ia embocadura del corto tubo vertical de aspiración 6 y Ia impulsa hacia Ia embocadura del largo tubo vertical de impulsión 8 hasta alcanzar un régimen estable de circulación, circunstancia que determina Ia suspensión del accionamiento del aparato eléctrico 10 como motor para inmediatamente, sin detención alguna, proseguir su giro, arrastrado por Ia rueda hidráulica 2, actuando dicho aparato eléctrico 10, a partir de este momento, como alternador productor de corriente eléctrica.
Como se muestra en Ia figura 1 , Ia turbina 1 , constituida por Ia envolvente 3 y Ia rueda hidráulica 2, y los tramos horizontales 11 de conexión de Ia misma con el corto tubo de aspiración 6 y el largo tubo de impulsión 8 están asentados en una superficie 12, situada por encima del nivel 13 de Ia masa acuática 7, que pertenece a una del grupo de las que comprenden una plataforma flotante 14, una embarcación y una plataforma fija emergente de Ia superficie de Ia masa acuática 7.
En Ia figura 2 se muestra el caso en que Ia turbina 1 , constituida por Ia envolvente 3 y Ia rueda hidráulica 2, y los tramos horizontales 11 de conexión de Ia misma con el corto tubo de aspiración 6 y el largo tubo de impulsión 8 están todos ellos sumergidos en Ia masa acuática 7 que los inunda e instalados en una estructura submarina 15.
En Ia figura 3 se ilustra el hecho de que Ia turbina 1 , constituida por Ia envolvente 3 y Ia rueda hidráulica 2, y el tramo horizontal 11 de conexión de Ia precitada turbina 1 al corto tubo de aspiración 6 se encuentran conectados a una bomba de cebado 16 para llenar con el medio acuoso 9 el interior de los mismos y expulsar el aire ocluido en dicho interior, incluyendo, también, el llenado del tramo horizontal de conexión 11 al largo tubo vertical de impulsión 8, los propios largo tubo vertical de impulsión 8 y corto tubo vertical de aspiración 6.
En Ia misma figura 3 se observa que entre Ia turbina 1 , que está constituida por Ia envolvente 3 y Ia ruede hidráulica 2, y el aparato eléctrico 10, que es capaz de actuar como motor o generador, se encuentra instalada una caja multiplicadora 17 de las revoluciones de Ia citada rueda hidráulica 2 efectuadas dentro de su envolvente 3.
Como condición esencial para el funcionamiento del generador debe cumplirse las condiciones de que Ia turbina 1 , constituida por Ia envolvente 3 y Ia rueda hidráulica
2, y los tramos horizontales 11 de conexión de Ia misma con el corto tubo vertical de aspiración 6 y el largo tubo vertical de impulsión 8 y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo vertical de aspiración 6 y largo tubo vertical de impulsión 8, constituyen un conjunto que, siendo estanco a Ia penetración de aire atmosférico, está totalmente inundado en su interior, también en forma estanca, por Ia masa acuosa. Iguales condiciones que en el caso anterior deben cumplirse cuando Ia turbina 1, constituida por Ia envolvente 3 y Ia rueda hidráulica 2, y los tramos horizontales 11 de conexión de Ia misma con el corto tubo de aspiración 6 y el largo tubo de impulsión 8 y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo de aspiración 6 y largo tubo de impulsión 8, constituyen un conjunto que, siendo estanco, está totalmente sumergido en Ia masa acuática 7.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Generador acuático de electricidad, concretamente uno instalado en una zona adentrada de una masa acuática escogida preferentemente dentro del orden que constituyen los mares y los lagos, sin excluir con ello su situación en otras masas acuáticas como, por ejemplo, son los ríos y los embalses, caracterizado porque está constituido por una rueda hidráulica que, situada con su eje conectado a un aparato eléctrico capaz de actuar, independientemente como motor o como generador, se encuentra alojada en el interior de una envolvente dispuesta en posición vertical y dotada de una boca de aspiración y de una boca de impulsión dispuestas en forma alineada horizontal y tangencialmente a una zona inferior de Ia rueda hidráulica, de cuyas bocas, Ia de aspiración está conectada a un corto tubo vertical de aspiración inmerso en Ia masa acuática, mientras que Ia de impulsión está conectada a un largo tubo vertical de impulsión, también inmerso en Ia masa acuática, que es de mayor longitud que el corto tubo de aspiración, todo ello de manera que al menos los dos tubos de aspiración y de impulsión se encuentran parcialmente sumergidos en Ia masa acuática al tiempo que se encuentran llenos del medio acuoso Ia envolvente de Ia rueda hidráulica y los propios tubos verticales de aspiración y de impulsión, así como los tramos horizontales de los mismos con los que se conectan a las bocas de aspiración y de impulsión de Ia envolvente de Ia rueda hidráulica, momento en el cual el giro de Ia rueda hidráulica accionada por el aparato eléctrico determina Ia aspiración de Ia masa acuática localizada en Ia zona de Ia embocadura del corto tubo vertical de aspiración y Ia impulsa hacia Ia embocadura del largo tubo vertical de impulsión hasta alcanzar un régimen estable de circulación, circunstancia que determina Ia suspensión del accionamiento del aparato eléctrico como motor para inmediatamente, sin detención alguna, proseguir su giro, arrastrado por Ia rueda hidráulica, actuando como alternador productor de corriente eléctrica.
2. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación anterior, caracterizado porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión del mismo con el corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión están asentados en una superficie, situada por encima del nivel de Ia masa acuática, que pertenece a una del grupo de las que comprenden una plataforma flotante, una embarcación y una plataforma fija emergente de Ia superficie de Ia masa acuática.
3. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión del mismo conectados al corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión están todos ellos sumergidos en Ia masa acuática que los inunda e instalados en una estructura submarina.
4. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y el tramo horizontal de conexión de Ia precitada turbina al corto tubo de aspiración se encuentran conectados a una bomba de cebado para llenar con masa acuosa el interior de los mismos y expulsar el aire ocluido en dicho interior, incluyendo, también, el llenado del tramo horizontal de conexión a Io largo del tubo vertical de impulsión y los propios largo tubo vertical de impulsión y corto tubo vertical de aspiración.
5. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque entre Ia turbina que, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y el aparato eléctrico, que es capaz de actuar como motor o generador, se encuentra instalada una caja multiplicadora de las revoluciones de Ia citada rueda hidráulica efectuadas dentro de su envolvente.
6. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión de Ia misma con el corto tubo vertical de aspiración y el largo tubo vertical de impulsión y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo vertical de aspiración y largo tubo vertical de impulsión, constituyen un conjunto que, siendo estanco a Ia penetración de aire atmosférico, está totalmente inundado en su interior, también en forma estanca, por Ia masa acuosa.
7. - Generador acuático de electricidad, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia turbina, constituida por Ia envolvente y Ia rueda hidráulica, y los tramos horizontales de conexión de Ia misma con el corto tubo de aspiración y el largo tubo de impulsión y Ia conexión de estos tramos con los citados corto tubo de aspiración y largo tubo de impulsión, constituyen un conjunto que, siendo estanco, está totalmente sumergido en Ia masa acuática.
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