WO2016059278A1 - Aerogenerador con turbina de reacción horizontal - Google Patents

Aerogenerador con turbina de reacción horizontal Download PDF

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WO2016059278A1
WO2016059278A1 PCT/ES2015/070745 ES2015070745W WO2016059278A1 WO 2016059278 A1 WO2016059278 A1 WO 2016059278A1 ES 2015070745 W ES2015070745 W ES 2015070745W WO 2016059278 A1 WO2016059278 A1 WO 2016059278A1
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conduit
wind turbine
duct
wind
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Inventor
Pedro Julián MARTÍN VELASCO
César Jesús Quispe Apaclla
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Eficiencia Energética Aplicada, S.L.
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    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • 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
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the following invention refers to a wind turbine with horizontal reaction turbine, being of the type of wind turbines based on the turbine technology of the CATT type (combined increase technology turbine), so that the wind turbine incorporates a pair of ducts, aligned in the direction of the longitudinal axis of the wind turbine, a first duct being disposed inside a second duct, defining between them an annular conduit, the air entering through the annular duct It is accelerated by a convergence zone, with the objective of increasing the rotational speed of the flow and reducing the pressure in the area after the turbine.
  • It also has a series of directional blades that allow to guide the air flow in the optimum direction, such as the angle of attack to the blades of the main turbine and the angle of rotation of the rotational flow, and which, in turn, join the pair of ducts with each other and to the central axis.
  • This document describes a wind turbine with a horizontal reaction turbine, which is based on the combination of a reaction turbine and a pair of ducts, with a first duct arranged inside a second duct, with a structure and elements efficient, allowing to establish adequate fluid dynamic conditions for a better use of the extraction of energy from an air stream and thus optimize the power of the wind turbine.
  • the present invention is based on the technology of turbines of the CATT type (combined increase technology turbine), where its study and design was made possible by computational fluid dynamics (CFD), which was subsequently validated by experimental tests.
  • CATT combined increase technology turbine
  • Electric power generated with conventional wind turbines (large wind) is often transmitted over long distances, from areas where the wind resource is favorable for this purpose to populated centers. This is due to the fact that, generally, in populated areas the resource is more modest, thus reducing the viability and economic benefit of wind energy capture with conventional wind turbines.
  • This report describes a wind turbine with a horizontal reaction turbine, being of the type of combined-growth technology (CATT) turbine wind turbines, so that the wind turbine comprises: a first convergent-divergent internal surface duct of flow passage main, whose first duct is fixed by a series of directional blades to a central warhead that hosts an axis on which a turbine defined by propellers associated with an electric generator, housed in the central warhead, and; a second convergent-divergent internal surface conduit, external to the first conduit, defining between them an annular passage passage of the secondary flow, incorporating a plurality of directional connecting blades between the first conduit and the second conduit.
  • CAT combined-growth technology
  • the fixation of the first conduit to the central ogive is carried out by means of some first directional blades present in the convergent anterior part and some second directional blades arranged in the divergent rear, the turbine being between them.
  • the fixing of the second conduit to the first conduit is carried out by a first plurality of directional vanes arranged in the convergent anterior part and a second plurality of directional vanes arranged in the area near the exit of the first conduit.
  • the second series of direction vanes and the second plurality of directional blades have an angle of inclination favorable to the rotation of the air flow between 60 ° and 70 °, allowing adequate evacuation of the flow and minor losses.
  • the first duct which passes through the main air flow, is displaced, forward, with respect to the second duct.
  • the section of the annular conduit that they define between the first conduit and the second conduit is progressively reduced from its entrance to the end of the first conduit, increasing the speed of the secondary flow passing through it.
  • the secondary flow is mixed with the main flow with respect to the narrowest section of the second conduit.
  • the maximum angle of the divergent zone of the first and second ducts is less than 7 o .
  • a propeller can be attached to the central axis of the turbine in the outlet area of the second duct.
  • the second duct On the outer surface of the second duct are stabilizing vanes to guide the wind turbine in the direction of the wind.
  • the second conduit In the lower part of the second conduit it has a base support with a compartment where a coupling system of bearings and mobile electrical contacts will be housed, to which a tower or mast will be coupled.
  • Figure 1 It shows an isometric view of the wind turbine, being able to observe the arrangement of the first and second ducts.
  • Figure 2. Shows an isometric view of a longitudinal section of the wind turbine of the previous figure.
  • Figure 3. It shows a view of a longitudinal section of the wind turbine of Figure 1, being able to observe the parts and zones that interact with the air flow.
  • Figure 4 It shows a longitudinally sectioned view of a single duct wind turbine having represented the flow current passing through it, as well as the velocity vectors in their different stages.
  • Figure 5 It shows a longitudinally sectioned view of a two-duct wind turbine like the one of the invention, the flow current being represented through said ducts of the wind turbine, as well as the velocity vectors in their different stages.
  • Figure 6 It shows a graph of the speed and static pressure along the wind turbine comparing when it is a single duct wind turbine (figure 4) and a two duct wind turbine (figure 5).
  • Figure 7 It shows a graph of the axial speed and rotational speed of the wind in the wind turbine with two ducts, as well as the comparative graph of the wind turbine pressure with ducts and without ducts, shown in the coordinates, the radial distance being ordered from the central axis to the radius of the second conduit and the pressure and speed abscissa, downstream of the turbine in section AA of Figure 3.
  • the wind turbine with a horizontal reaction turbine comprises a first duct 1 and a second duct 9, which are joined together by means of a series of directional blades, and the first conduit 1, in addition, is joined to a central warhead 3 by a plurality of directional blades.
  • the electric generator 24 that is associated with propellers 4 and on the outer surface of the second duct 9 has stabilizing vanes 10, which cause the wind turbine to be placed in the wind direction by the wind turbine pivot through a base support 1 1, where a coupling system 25 is housed that will allow the attachment to a mast.
  • the profile of the inner surface 12 of the first duct 1 which has a first converging zone 13 that allows the greatest amount of air flow to be captured and accelerated progressively.
  • said convergent zone 13 there are a series of first directional blades 2, preferably in the number of three to five, which will allow to reorder the flow in case the wind enters disorderly and help prevent the occurrence of possible turbulence, so that the air flow that reaches the turbine zone is as laminar and uniform as possible, avoiding losses in this convergent zone 13.
  • the number of blades preferably in number of three, the thickness and the rope of the profile thereof, are designed to initiate their rotational movement with minimum wind speed and nominal speed of 500 rpm.
  • the space between the blade tip of the propeller 4 and the narrowest throat section 14 is an engagement separation that is defined experimentally, finding a length of about 2% of the rotor radius, such that noise and Minimize the turbulence of the vanishing edge of the blade tips.
  • the air After passing through the propeller 4, the air exits with a rotational and accelerated flow, as seen in Figure 5, which is evacuated by the divergent zone 15 inside the first duct 1 with a maximum divergence angle of 7 or to prevent premature separation of the boundary layer and cause the occurrence of the turbulence phenomenon.
  • this divergent zone 15 a series of second directional blades 6 are also located, preferably in number of five, with an inclination angle favorable to the rotation of the air flow, between 60 ° and 70 °, allowing adequate evacuation of the flow and Less losses
  • the air flow at its exit from the first duct 1 will continue to be rotational and accelerated causing a decrease in pressure in this outlet zone 16, which favors the acceleration of the upstream flow.
  • this flow at its exit meets a secondary flow that enters through the annular convergent conduit 17, defined by the internal surface 20 of the second conduit 9 and the external surface 19 of the first conduit 1.
  • This convergence allows the flow to accelerate of air by decreasing the sections of passage.
  • Figure 6 shows the axial speed and rotational speed of the wind in the wind turbine with two ducts in the exit zone 16, as well as the graph comparison of the static pressure of the wind turbine with ducts and without ducts, observing that the static pressure in this section for the wind turbine with ducts is lower than without ducts. It can be said that the design of the ducts in the manner described and the elements that compose it is aimed at optimizing the efficiency of the wind turbine. Which means the possibility of obtaining higher powers with smaller dimensions than conventional wind turbines and their functionality for low speed winds and gusty winds.

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Abstract

Aerogenerador con turbina de reacción horizontal, el cual se basa en la tecnología de turbinas del tipo CATT (turbina de tecnología de incremento combinada) y mediante el mismo se permite acelerar la velocidad del flujo de aire, haciendo más eficientes la turbina de viento, permitiendo incrementar la potencia que puede ser extraída de la circulación del aire. Este aerogenerador consta de dos conductos alineados en la dirección del eje longitudinal del aerogenerador, estando un primer conducto dispuesto en el interior de un segundo conducto, definiendo entre ellos una conducción anular. La aportación de aire a través del conducto anular es acelerado mediante una zona de convergencia, el cual tiene la capacidad de incrementar la velocidad rotacional del flujo y disminuir la presión en la zona posterior a la turbina. Asimismo, posee unos álabes direccionales que permiten guiar el flujo en la dirección óptima, como el ángulo de ataque a las palas de la turbina principal y el ángulo de giro del flujo rotacional, y que, a su vez, unen la pareja de conductos entre sí y al eje central.

Description

AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL
DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un aerogenerador con turbina de reacción horizontal, siendo del tipo de aerogeneradores basados en la tecnología de turbinas del tipo CATT (turbina de tecnología de incremento combinada), de forma que el aerogenerador incorpora una pareja de conductos, alineados en la dirección del eje longitudinal del aerogenerador, estando un primer conducto dispuesto en el interior de un segundo conducto, definiendo entre ellos una conducción anular, el aire que ingresa a través del conducto anular es acelerado mediante una zona de convergencia, teniendo por objetivo incrementar la velocidad rotacional del flujo y disminuir la presión en la zona posterior a la turbina.
Asimismo, posee una serie de álabes direccionales que permiten guiar el flujo de aire en la dirección óptima, como el ángulo de ataque a las palas de la turbina principal y el ángulo de giro del flujo rotacional, y que, a su vez, unen la pareja de conductos entre sí y al eje central.
Si consideramos las pérdidas reales que pueden existir en el aerogenerador objeto de la invención podemos estimar que dicho aerogenerador es un 30% más eficiente que los aerogeneradores convencionales.
CAMPO DE APLICACIÓN
En la presente memoria se describe un aerogenerador con turbina de reacción horizontal, el cual está basado en la combinación de una turbina de reacción y una pareja de conductos, con un primer conducto dispuesto en el interior de un segundo conducto, con una estructura y elementos eficientes, permitiendo establecer unas condiciones fluidodinámicas adecuadas para un mejor aprovechamiento de la extracción de energía de una corriente de aire y así optimizar la potencia del aerogenerador. La presente invención se basa en la tecnología de turbinas del tipo CATT (turbina de tecnología de incremento combinada), donde su estudio y diseño se viabilizó mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD), la cual fue validada posteriormente mediante ensayos experimentales.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Existe un interés mundial en el desarrollo de fuentes alternativas de energía, especialmente en la energía eólica. En la actualidad, los esfuerzos y tecnologías han sido orientados a la gran eólica, pero existe un mercado y un sector menos desarrollado, el sector de la mini eólica, dado por su aplicación y/o beneficio-coste. Sin embargo, desarrollando e innovando nuevos sistemas de aerogeneradores para este sector menos explotado, se podría establecer su aplicación ideal y obtener rentabilidad en cuanto a la relación beneficio-coste.
La energía eléctrica generada con aerogeneradores convencionales (gran eólica) a menudo se transmite a largas distancias, desde las zonas donde el recurso eólico es favorable para este propósito hasta los centros poblados. Esto es debido a que, por lo general, en las zonas pobladas el recurso es más modesto, reduciendo de esta manera la viabilidad y beneficio económico de la captura de energía eólica con aerogeneradores convencionales.
Así, se ha propuesto el desarrollo de dispositivos que concentren la energía eólica mediante el aumento de la velocidad del viento, permitiendo aprovechar la energía de vientos con velocidades más baja, y pueda ser funcional para vientos racheados que suelen darse en zonas pobladas o urbanas.
El diseño de aerogeneradores con conductos concéntricos se centra en incrementar la energía cinética del flujo de aire en la zona de la turbina, disminuyendo la presión aguas abajo de la turbina.
Casi todas las formulaciones están orientadas para aerogeneradores sin conductos, aunque hay estudios donde se demuestra clara, pero empíricamente, las posibilidades de obtener mayores potencias con aerogeneradores con conducto, tal como el de la presente invención.
Asimismo, en cuanto a los problemas típicos del control de la turbulencia, por ejemplo, cuando el flujo de aire se separa de la superficie interior del conducto en una zona divergente provocando la aparición de la turbulencia y reduciendo considerablemente el incremento de velocidad en el difusor, en la patente US 4.422.820 se describe conductos que proponen el control de tal turbulencia mediante la introducción de flujos de aire externos a través de una serie de orificios.
Igualmente, podemos considerar los documentos de patente US 7.018.166 y US 4.132.499, de forma que en el documento US 7.018.166 se describe ejecución de una turbina y un rotor en la que son impulsados por corrientes de fluido distintas y en el documento US 4.132.499 se describe un dispositivo de generación de energía impulsada por el viento que comprende una cubierta con una garganta en la que monta las palas del rotor de una turbina, con una cara interior que converge hacia la garganta y una sección aguas abajo del difusor con una superficie interna divergente.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En la presente memoria se describe un aerogenerador con turbina de reacción horizontal, siendo del tipo de aerogeneradores de turbina de tecnología de incremento combinada (CATT), de forma que el aerogenerador comprende: un primer conducto de superficie interna convergente-divergente de paso del flujo principal, cuyo primer conducto queda fijado por una serie de alabes direccionales a una ojiva central que acoge un eje en el que se monta una turbina definida por unas hélices asociadas a un generador eléctrico, alojado en la ojiva central, y; un segundo conducto de superficie interna convergente-divergente, exterior al primer conducto, definiendo entre ambos una conducción anular de paso del flujo secundario, incorporando una pluralidad de álabes direccionales de unión entre el primer conducto y el segundo conducto.
La fijación del primer conducto a la ojiva central se lleva a cabo por medio de unos primeros álabes direccionales presentes en la parte anterior convergente y unos segundo alabes direccionales dispuesto en la parte posterior divergente, quedando entre ellos la turbina.
Asimismo, la fijación del segundo conducto al primer conducto se lleva a cabo por una primera pluralidad de alabes direccionales dispuestos en la parte anterior convergente y una segunda pluralidad de alabes direccionales dispuestos en la zona cercana a la salida del primer conducto.
La segunda serie de alabes direcciones y la segunda pluralidad de alabes direccionales presentan un ángulo de inclinación favorable a la rotación del flujo de aire entre 60° y 70°, permitiendo la evacuación adecuada del flujo y menores perdidas.
En una ejecución practica el primer conducto, de paso del flujo principal de aire, queda desplazado, hacia adelante, respecto del segundo conducto. La sección de la conducción anular que definen entre el primer conducto y el segundo conducto se reduce progresivamente desde su entrada hasta el final del primer conducto, incrementando la velocidad del flujo secundario que pasa por este.
El flujo secundario se mezcla con el flujo principal respecto de la sección más estrecha del segundo conducto.
El ángulo máximo de la zona divergente del primer y segundo conductos es menor de 7o.
En la zona de salida del segundo conducto se puede acoplar una hélice al eje central de la turbina.
En la superficie exterior del segundo conducto se ubican unas veletas estabilizadoras para orientar el aerogenerador en la dirección del viento. En la parte inferior del segundo conducto tiene un soporte base con un compartimiento donde se alojará un sistema de acoplamiento de rodamientos y contactos eléctricos móviles, al cual se acoplará una torre ó mástil.
Mediante el diseño, la geometría y la ubicación de cada uno de los elementos que conforman el aerogenerador se permite obtener una mayor captación de viento y una disminución de perdidas, para tratar de evitar fenómenos de turbulencia, establecer zonas de incrementos de velocidad y zonas de disminución de la presión aguas abajo, generando máximas velocidades en la zona de la turbina. Este diseño permite que el aerogenerador en su conjunto sea más eficiente, y pueda ser funcional a partir de vientos de bajas velocidades y para vientos racheados.
Así, si consideramos las pérdidas reales que pueden existir en el aerogenerador objeto de la invención podemos estimar que dicho aerogenerador es un 30% más eficiente que los aerogeneradores convencionales.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS
Figura 1. Muestra una vista isométrica del aerogenerador, pudiendo observar la disposición del primer y segundo conducto.
Figura 2. Muestra una vista isométrica de un corte longitudinal del aerogenerador de la figura anterior. Figura 3. Muestra una vista de un corte longitudinal del aerogenerador de la figura 1 , pudiendo observa las partes y zonas que interactúan con el flujo de aire.
Figura 4. Muestra una vista seccionada longitudinalmente de un aerogenerador de un solo conducto habiendo representado la corriente de flujo a su paso por él, así como los vectores de velocidad en sus diferentes etapas.
Figura 5. Muestra una vista seccionada longitudinalmente de un aerogenerador de dos conductos como el de la invención, habiendo representado la corriente de flujo a su paso por dichos conductos del aerogenerador, así como los vectores de velocidad en sus diferentes etapas.
Figura 6. Muestra una gráfica de la velocidad y presión estática a lo largo del aerogenerador comparando cuando se trata de un aerogenerador de un solo conducto (figura 4) y un aerogenerador con dos conductos (figura 5).
Figura 7. Muestra una gráfica de la velocidad axial y velocidad rotacional del viento en el aerogenerador con dos conductos, así como la gráfica comparativa de la presión del aerogenerador con conductos y sin conducto, mostradas en las coordenadas, siendo la ordenada la distancia radial desde el eje central al radio del segundo conducto y la abscisa la presión y velocidad, aguas abajo de la turbina en la sección A-A de la figura 3.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como el aerogenerador con turbina de reacción horizontal comprende un primer conducto 1 y un segundo conducto 9, los cuales están unidos, entre sí, mediante una serie álabes direccionales, y el primer conducto 1 , además, se une a una ojiva central 3 por una pluralidad de alabes direccionales.
En el interior de la ojiva central 3 se encuentra ubicado el generador eléctrico 24 que queda asociado a unas hélices 4 y en la superficie exterior del segundo conducto 9 posee unas veletas estabilizadoras 10, que hacen que el aerogenerador se coloque en la dirección del viento mediante el pivoteo del aerogenerador a través de un soporte base 1 1 , donde se encuentra alojado un sistema de acople 25 que permitirá la unión a un mástil.
De esta forma, a consecuencia del diseño y disposición del primer y segundo conducto 1 y 9 el flujo del viento es acelerado en la zona de la turbina, conceptuando el principio de Venturi y la disminución de la presión en la zona aguas abajo de dicha turbina, pudiendo destacar que las superficies que se encontrarán en contacto con el flujo de aire serán lo bastante lisas como para minimizar las pérdidas.
De acuerdo a los diseños podemos observar como en la figura 3, se muestra el perfil de la superficie interior 12 del primer conducto 1 , el cual presenta una primera zona convergente 13 que permite que se capte la mayor cantidad de flujo de aire y se acelere progresivamente. En dicha zona convergente 13 se encuentran una serie de primeros álabes direccionales 2, preferentemente en número de tres a cinco, que permitirán reordenar el flujo en caso que el viento ingrese desordenado y ayudar a evitar la aparición de posibles turbulencias, de tal forma que el flujo de aire que llegue a la zona de la turbina sea lo más laminar y uniforme posible, evitando pérdidas en esta zona convergente 13.
Asimismo, se observa como en la zona más estrecha 14, se encuentra la hélice 4 de un número variable de palas torsionadas con secciones de perfiles aerodinámicos, tipo NACA 4412, diseñada específicamente para el régimen de trabajo nominal establecido. El número de palas, preferentemente en número de tres, el espesor y la cuerda del perfil de las mismas, están diseñados para iniciar su movimiento rotacional con mínima velocidad de viento y régimen nominal de velocidad rotacional de 500 rpm. El espacio entre la punta de pala de la hélice 4 y la sección más estrecha 14 de garganta es una separación de compromiso que se define experimentalmente, encontrando una longitud de aproximadamente el 2% del radio del rotor, de tal manera que disminuya el ruido y minimice la turbulencia del borde de fuga de la punta de las palas. Tras su paso por la hélice 4 el aire sale con un flujo rotacional y acelerado, tal como se observa en la figura 5, el cual es evacuado por la zona divergente 15 del interior del primer conducto 1 con un ángulo de divergencia máximo de 7o para evitar la separación prematura de la capa límite y provocar la aparición del fenómeno de turbulencia. En esta zona divergente 15 también se ubican una serie de segundos álabes direccionales 6, preferentemente en número de cinco, con un ángulo de inclinación favorable a la rotación del flujo de aire, entre 60° y 70°, permitiendo la evacuación adecuada del flujo y menos pérdidas. El flujo de aire a su salida del primer conducto 1 seguirá siendo rotacional y acelerado provocando una disminución de presión en esta zona 16 de salida, lo cual favorece la aceleración del flujo aguas arriba.
A su vez, este flujo a su salida se encuentra con un flujo secundario que ingresa por el conducto convergente 17 anular, definido por la superficie interna 20 del segundo conducto 9 y la superficie externa 19 del primer conducto 1. Esta convergencia permite acelerar el flujo de aire al disminuir las secciones de paso. Además, en la entrada de este conducto convergente 17 se encuentran una primera pluralidad de álabes direccionales 7, preferentemente en número de cinco, alineados con la dirección del flujo, permitiendo reordenar el flujo de aire a su entrada. En la zona de salida 18, del citado conducto anular definido entre el primer y segundo conducto 1 y 9, incorpora una segunda pluralidad de álabes direccionales 8, en número de cinco, con un ángulo de inclinación entre 60 y 70°, los cuales permitirán orientar el flujo con el ángulo de rotación del flujo de aire que sale del primer conducto 1. La idea es mantener la rotación y permitir el arrastre del flujo de aire, aumentando la velocidad y de esta manera disminuir aún más la presión en esa zona, incrementado el gradiente de presión entre esta zona 16 de salida y la zona de entrada 21 , y favoreciendo el incremento de velocidad en la zona de la hélice 4.
Posteriormente a la zona de salida 22 del primer conducto 1 , donde se da la mezcla entre el flujo principal (creado en el primer conducto 1) y el flujo secundario (creado en el conducto anular entre el primer y segundo conducto 1 y 9) se encuentra la zona más estrecha del segundo conducto 9, seguidamente el segundo conducto 9 termina en forma divergente 26 con un ángulo no mayor de 7o, permitiendo la evacuación del flujo de aire adecuadamente.
En la sección final se propone una variante, para los casos donde se tenga vientos a muy bajas velocidades, con la incorpora de una segunda hélice 23, por ejemplo, de tres palas, solidaria con el eje central 5 de la turbina, con un diseño especifico, para iniciar su movimiento rotacional a muy bajas velocidades y esta a su vez la rotación de las palas de la hélice 4.
En la figura 4 y 5, se representa el comportamiento de las líneas de corriente del flujo y los perfiles de velocidad en diferentes secciones, tanto para un aerogenerador con un conducto y el aerogenerador turbina con dos conductos, objeto de la invención, donde se observa el incremento del perfil de velocidades en la zona de la turbina para el aerogenerador de dos conductos.
En la figura 6 se representa la velocidad axial y velocidad rotacional del viento en el aerogenerador con dos conductos en la zona de salida 16, así como la gráfica comparativa de la presión estática del aerogenerador con conductos y sin conductos, observando que la presión estática en esta sección para el aerogenerador con conductos es menor que sin conductos. Se puede decir que el diseño de los conductos de la forma descrita y los elementos que lo componen está orientado a la optimización de la eficiencia del aerogenerador. Lo que supone la posibilidad de obtener mayores potencias con dimensiones menores que los aerogeneradores convencionales y su funcionabilidad para vientos a bajas velocidades y vientos racheados.
Si consideramos las pérdidas reales que pueden existir en el aerogenerador objeto de la invención podemos estimar que dicho aerogenerador es un 30% más eficiente que los aerogeneradores convencionales.

Claims

REIVINDICACIONES
1a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, siendo del tipo de aerogeneradores de turbina de tecnología de incremento combinada (CATT), caracterizado por que el aerogenerador comprende: un primer conducto (1) de superficie interna convergente-divergente de paso del flujo principal, cuyo primer conducto (1) se fija por medio de una serie de alabes direccionales a una ojiva central (3) que acoge un eje (5) en el que se monta una turbina definida por unas hélices (4) asociadas a un generador eléctrico (24) alojado en el interior de la ojiva central (3), y; un segundo conducto (9) de superficie interna convergente-divergente, exterior al primer conducto (1), definiendo entre ambos una conducción anular de paso del flujo secundario, incorporando una pluralidad de álabes direccionales de unión entre el primer conducto (1) y el segundo conducto (9), de forma que: la fijación del primer conducto (1) a la ojiva central (3) se lleva a cabo por medio de unos primeros álabes direccionales (2) presentes en la parte anterior convergente y unos segundo alabes direccionales (6) dispuesto en la parte posterior divergente, quedando entre ellos la turbina, y; la fijación del segundo conducto (9) al primer conducto (1) se lleva a cabo por una primera pluralidad de alabes direccionales (7) dispuestos en la parte anterior convergente y una segunda pluralidad de alabes direccionales (8) dispuestos en la zona cercana a la salida del primer conducto (1). 2a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que la segunda serie de alabes direccionales (6) y la segunda pluralidad de alabes direccionales (8) presentan un ángulo de inclinación favorable a la rotación del flujo de aire entre 60° y 70°. 3a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que el primer conducto (1), de paso del flujo principal de aire, queda desplazado, hacia adelante, respecto del segundo conducto (9).
4a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que la sección de la conducción anular que definen entre el primer conducto (1) y el segundo conducto (9) se reduce progresivamente desde su entrada hasta el final del primer conducto (1), incrementando la velocidad del flujo secundario que pasa por este. 5a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que el flujo secundario se mezcla con el flujo principal respecto de la sección más estrecha del segundo conducto (9).
6a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que el ángulo máximo de la zona divergente del primer y segundo conductos (1 y 9) es menor de 7o.
7a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que en la zona de salida del segundo conducto (9) se puede acoplar una hélice (23) al eje central (5) de la turbina.
8a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que en la superficie exterior del segundo conducto (9) se ubican unas veletas estabilizadoras (10) para orientar el aerogenerador en la dirección del viento.
9a. AEROGENERADOR CON TURBINA DE REACCIÓN HORIZONTAL, según la 1a reivindicación, caracterizado por que en la parte inferior del segundo conducto (9) tiene un soporte base (1 1) con un compartimiento donde se alojará un sistema de acoplamiento (25) de rodamientos y contactos eléctricos móviles, al cual se acoplará una torre ó mástil.
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