TURBINA HIDRDCINÉTICA, PARA PRODUCIR ENERGÍA CINÉTICA Y TRANSFORMARLA EN ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS DEL CAUDAL DE PRESION Y VOLUMEN DE AGUA" HYDRODCINETIC TURBINE, TO PRODUCE KINETIC ENERGY AND TRANSFORM IT INTO ELECTRICAL ENERGY THROUGH THE PRESSURE FLOW AND VOLUME OF WATER "
Antecedentes de la Invención Background of the Invention
Una turbina hidrocinética para la generaciún de energías renovables limpias, dotada de una pluralidad de cámaras prismáticas dispuestas en diferentes ángulos y posiciones determinadas para producir energía cinética a través de un caudal de presion y volumen de agua para transformarla a energía eléctrica con la incorporación de un alternador da neodimio, más específicamente, la invención está provista con medios estructurales para canalizar de manera más eficiente el agua de ríos o lo similar, que fluye a través de los cuerpos de la turbina. A hydrokinetic turbine for the generation of clean renewable energies, equipped with a plurality of prismatic chambers arranged at different angles and determined positions to produce kinetic energy through a flow of pressure and volume of water to transform it into electrical energy with the incorporation of a Neodymium alternator, more specifically, the invention is provided with structural means to more efficiently channel river water or the like, flowing through the turbine bodies.
En lo que se refiere al estado de la técnica para turbinas hidrocináticas o hidráulicas, para producir energía eléctrica, podemos citar la patente de -invención ES2 395 B88 Al. la que se refiere a una turbina hidráulica de álabes basculantes para el aprovechamiento bidireccional de flujos que. siendo del tipo que comprende un rodete (2) consistente e n un cuerpo rota torio por s u eje axial (3) . a cuya zona perimetral central se acoplan una pluralidad de álabes (4). estando dicho rodete (2) incorporado en un alojamiento (B) cilindrico y conectado a una caja multiplicador a (ID) que se conecta a un generador eléctrico (II) mediante un volante de inercia (12). está caracterizada porque el rodete (2) se configura como Un cuerpo simétrico perpendicularmente a s u e j e axial (3) que permite su trabajo en ambos sentidos de funcionamiento; porque los álabes (4 ) s e acoplan a dicho rodete (2) por medio de un eje de giro radial (5) con movimiento basculante que permite variar su ángulo de posición para que el borde de ataque de dichos álabes (4) cambie de orientación, según sea la dirección del flujo; y
porque cada álabe (4) tiene una configuración de sección transversal simétrica. With regard to the state of the art for hydrocinatic or hydraulic turbines, to produce electrical energy, we can cite the patent of invention ES2 395 B88 Al. Which refers to a hydraulic turbine with tilting blades for the bi-directional use of flows than. being of the type comprising an impeller (2) consisting of a body rotated by its axial axis (3). to whose central perimeter area a plurality of blades (4) are attached. said impeller (2) being incorporated in a cylindrical housing (B) and connected to a multiplier box a (ID) that is connected to an electric generator (II) by means of a flywheel (12). It is characterized in that the impeller (2) is configured as a symmetrical body perpendicular to the axial bearing (3) that allows it to work in both directions of operation; because the blades (4) are coupled to said impeller (2) by means of a radial rotation axis (5) with a tilting movement that allows their position angle to be varied so that the leading edge of said blades (4) changes orientation , depending on the direction of flow; and because each vane (4) has a symmetrical cross section configuration.
Otra patente de invención es la ES255I756, la que se refiere a una turbina hidráulica de interposición, esencialmente, caracterizada porque consta de las siguientes partes o elementos: üna voluta (I), con canalización interior en cinco espiral (3): una tobera de entrada del fluido (2). y otra de salida (9). ambas roscadas (II); ün rodete (4) que posee una singular geometría que lo caracteriza, con el cuerpo en forma de semi hiperboloide, con alabes (5) con forma de paraboloide hiperbólico, que incorpora un difusor cónico opcional (8). en su parte anterior. También incorpora un eje (8). con sus rodamientos (10), y un generador eléctrico (7) situado en el externo opuesto. Another patent for invention is ES255I756, which refers to an interposition hydraulic turbine, essentially, characterized in that it consists of the following parts or elements: a volute (I), with internal channeling in five spirals (3): a fluid inlet (2). and another output (9). both threads (II); An impeller (4) that has a unique geometry that characterizes it, with a semi hyperboloid shaped body, with blades (5) shaped like a hyperbolic paraboloid, which incorporates an optional conical diffuser (8). in its previous part. It also incorporates a shaft (8). with its bearings (10), and an electric generator (7) located on the opposite external.
Otra patente es la ES2D89798T3, la que se refiere a una turbina hidráulica comprendiendo un conducto de suministro de agua y un rodete (IÓ) giratorio dotado de una pluralidad de 'alabes (II). con un miembro de transición {12; 29; 33) montado aguas abajo del rodete (10) para canalizar él agua que fluye a través de los álabes de la turbina; caracterizado porque el miembro de transición (2D;33) está montado independientemente de la rotación del rodete (10). las ventajas de la turbina hidrncinótlca de la invención son las siguientes: Another patent is ES2D89798T3, which refers to a hydraulic turbine comprising a water supply conduit and a rotating impeller (IÓ) provided with a plurality of 'blades (II). with a transition member {12; 29; 33) mounted downstream of the impeller (10) to channel the water flowing through the turbine blades; characterized in that the transition member (2D; 33) is mounted independently of the rotation of the impeller (10). The advantages of the hydraulic turbine of the invention are as follows:
• Por la conformación estructural y disposición de las cámaras prismáticas, mejora significativamente la entrada y salida del agua mientras está rotando la turbina.
• Las cámaras que reciben el caudal y velocidad del agua contrarrestan las pérdidas sufridas por golpes e le entrada del agua y pérdida por contrafuerzas a la salida mientras está rotando la turbina, lo que se logra aumentar significativamente la velocidad de rotación de la turbina y bajar nivel de ruidos vibraciones y duración de componentes. • Due to the structural conformation and arrangement of the prismatic chambers, it significantly improves the entry and exit of water while the turbine is rotating. • The chambers that receive the flow and speed of the water counteract the losses suffered by blows at the entrance of the water and loss by counter forces at the exit while the turbine is rotating, which is achieved by significantly increasing the rotation speed of the turbine and lowering noise level, vibrations and duration of components.
• Las cámaras que reciben el caudal del agua, presión y velocidad del agua cortan y penetran a la entrada del agua, aprovechando de mejor manera el caudal y aumentando el volumen de agua recibida, así se consigue aumentar de manera excepcional el torque y fuerza en un eje de transmisión central de dicha turbina. • The chambers that receive the water flow, water pressure and speed cut and penetrate the water inlet, making better use of the flow and increasing the volume of water received, thus achieving an exceptional increase in torque and force in a central transmission shaft of said turbine.
• Al tener un alternador de neodimios de bajas revoluciones, no se requiere de altas revoluciones para poder generar energía • By having a low speed neodymium alternator, no high speed is required to generate power
• El sistema de transferencia de potencia y. la transmisión de velocidad, están cubiertos con un recipiente y dispuesto fuera del agüe, que es auto lubricado, lo que permite mayor vida útil de la turbina hidrocinática. • The power transfer system and. the speed transmission, are covered with a container and arranged outside the water, which is self-lubricated, which allows a longer useful life of the hydrokinetic turbine.
• La unidad de la turbina tiene la capacidad de auto nivelarse en el agua a la altura óptima, para una mayor eficiencia de trebejo, de acuerdo con el sistema de flotación, donde se puede utilizar de manera flotante en ríos o canales, además de operar de manera estacionaria a través de chorro de agua bajo presión o caudal por gravedad. • The turbine unit has the ability to self-level in the water at the optimum height, for greater trebejo efficiency, according to the flotation system, where it can be used in a floating way in rivers or channels, in addition to operating stationary through a jet of water under pressure or gravity flow.
• L'á turbina hidrocinática está libre de mantenimiento por un año y solo necesita lubricación en unos rodamientos céntrales del eje de transmisión, una vez por afio.
• La turbina hidrocinética tiene cubiertas de protección que queda a nivel del agua, para evitar hacer ingestión de ramas palos o basura al momento de estar en funcionamiento. • L 'to hidrocinática turbine is maintenance free for one year and only needs lubricating bearings on central driveshaft once a year. • The hydrokinetic turbine has protection covers that remain at the water level, to avoid ingesting stick branches or garbage when it is in operation.
• Es transportable, ya que se puede cambiar de lugar, para buscar el mejor caudal del rio. • It is transportable, since you can change places to find the best flow in the river.
• No es necesario alterar el caudal del rio, ni hacer ninguna modificación o alterar el medioambiente de un lugar, para que puede ser operable. • It is not necessary to alter the flow of the river, or make any modification or alter the environment of a place, so that it can be operable.
• Esta turbina es amigable con el medio ambiente, ya que no contamina las aguas que utiliza para poder funcionar. • This turbine is friendly to the environment, since it does not pollute the waters it uses to operate.
• Las cómaras pueden estar tanto fijas como también se puede desplazar de manera mecánica por gravedad para poder aumentar la distancia entre dicha cámara y el eje central de transmisión de potencia de la turbina, can esto se consigue, aumentar y hasta duplicar el torque y la fuerza transmitida a dicho eje, dependiendo de la profundidad del agua en dondé se opere. • The chambers can be both fixed and can also be moved mechanically by gravity in order to increase the distance between said chamber and the central axis of the turbine's power transmission, with this being achieved, increasing and even doubling the torque and force transmitted to said axis, depending on the depth of the water where it is operated.
Breve descripción da las finuras Brief description of fineness
Para comprender mejor la invención, para una turbina hidráulica dotada de une pluralidad de cámaras prismáticas, para producir energía cinética y para transformarla a energía eléctrica con la incorporación de un alternador de neodimio, la describiremos en base a las figuras que forman parte integral de esta invención, sin que ello signifique restringirla a modificaciones obvia, que pudiesen surgir, en donde:
La figura I. muestra una vista en despiece explosionada de todos los medios que conforman la turbina hidrocinética de la invención. To better understand the invention, for a hydraulic turbine equipped with a plurality of prismatic chambers, to produce kinetic energy and to transform it into electrical energy with the incorporation of a neodymium alternator, we will describe it based on the figures that form an integral part of this invention, without this means restricting it to obvious modifications that may arise, where: Figure I. shows an exploded exploded view of all the means that make up the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva lateral izquierda de la turbina hidrocinética de la invención. Figure 2 shows a left side perspective view of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva lateral izquierda, donde se aprecia un sistema de transmisión de la turbina hidrocinética de la invención. Figure 3 shows a left side perspective view, showing a transmission system of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura 4 muestra una perspectiva de la turbina hidrocinética, vista de la planta inferior, donde se aprecian unas cámaras para producir la rotación de dicha turbina hidrocinética. Figure 4 shows a perspective of the hydrokinetic turbine, seen from the bottom floor, where cameras are seen to produce the rotation of said hydrokinetic turbine.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva del lado derecho de la turbina hidrocinética de la invención. Figure 5 shows a perspective view of the right side of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura B muestra una vista en elevación lateral izquierda de la turbina hidrocinética de la invención. Figure B shows a left side elevation view of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva en diferentes ángulos de la paleta de la turbina hidrocinética. para producir la energía por rotación. Figure 7 shows a perspective view at different angles of the hydrokinetic turbine blade. to produce the energy by rotation.
La figura 8 muestra una vista en planta superior de la turbina hidrocinética de la invención. Figure 8 shows a top plan view of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura 9 muestra una vista én planta inferior de la turbina hidrocinética de la invención. Figure 9 shows a bottom plan view of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura ID muestra una vista en elevación posterior de la turbina hidrocinética de la invención. Figure ID shows a rear elevation view of the hydrokinetic turbine of the invention.
La figura II muestra una vista en elevación frontal de la turbina hidrocinética de la invención.
La figura 12 muestra una vista en elevación lateral de la turbina hidrucinética, donde se aprecian las cámaras de acero, dispuestas en forma equidistantes. Descripción de la Invención Figure II shows a front elevation view of the hydrokinetic turbine of the invention. Figure 12 shows a side elevation view of the hydrukinetic turbine, showing the steel chambers, arranged equidistant. Description of the Invention
De acuerdo con las figuras I a 12, la invención para una turbina hidrocinática (I) para la generación de energía renovables y limpias, la cual está dotada de una pluralidad de cámaras prismáticas de acero (2). las que están dispuestas en diferentes ángulos y posiciones equidistantes, para producir energía eléctrica a través de un caudal, presión y volumen de agua, para transformarla a energía eléctrica, a través de una transmisión de velocidad, con la incorporación de un alternador de neodimio (3); dicha turbina hidrocinática (I). está conformada con un eje de transmisión transversal central (4). con un diámetro y largo determinado, el cual está soportado en ambos extremos por dos rodamientos de bolas (5) autocentrales. estos rodamientos de bolas (5), a su vez van apernados a través de una placa base o flanche de adero (6) y soldada a un chasis o bastidor (7) de configuración rectangular, que es el medio de soporte estructural principal de la turbina hidrocinática (I). En dicho eje de transmisión transversal (4). se puede acoplar o instalar una bomba de agua, si así es requerido. According to Figures I to 12, the invention for a hydrocinatic turbine (I) for the generation of renewable and clean energy, which is provided with a plurality of steel prismatic chambers (2). those that are arranged in different angles and equidistant positions, to produce electrical energy through a flow, pressure and volume of water, to transform it into electrical energy, through a speed transmission, with the incorporation of a neodymium alternator ( 3); said hydrocinatic turbine (I). it is formed with a central transverse transmission shaft (4). with a determined diameter and length, which is supported at both ends by two self-center ball bearings (5). These ball bearings (5), in turn, are bolted through a base plate or flange (6) and welded to a rectangular chassis or frame (7), which is the main structural support medium of the hydrokinetic turbine (I). On said transverse drive shaft (4). A water pump can be attached or installed, if required.
El eje de transmisión transversal central (4). presenta en uno de sus extremos y de forma fija, una corona o pifión de ataque dentado (8). de un diámetro que depende del cálculo de velocidad deseada y según el caudal de agua disponible a utilizar; además en ambos extremos perimetrales de dicho
eje de transmisiún transversal central (4). van fijos unos discos de acero (9). de un diámetro determinado, a través de una masa de acero (10) y apernadas a unas barras rectangulares oblongas (II). las cuales además permiten incorporar de manera fija y soldadas, con la pluralidad de cámaras prismáticas de acero (2). dispuestas de manera que capten el caudal de agua y transformen la energía cinática del agua en movimiento rotacional mecánico hacia dicho eje de transmisión transversal central (4) y a su vez a dicha corona o pifión de ataque dentado (8). transmite este movimiento de giro rotacional mediante una cadena (12) a una transmisión de velocidad, la que está conformada con un pifión dentado central (13). dispuesto en un eje transversal (14) el que está fijo con uno de los largueros del chasis o bastidor (7). como también y en forma paralela con un pifión posterior menor (15). el cual mediante una segunda cadena (IB) se conecta con un pifión dentado superior (17) el que está fijo con un eje (18) y con un rodamiento (18a) del alternador de neodimio de imán permanente (3). el cual se encuentra ubicado en una carcasa (19). la que está fije al chasis ú bastidor principal (7). The central transverse drive shaft (4). it presents at one of its ends and in a fixed form, a crown or toothed attack pinion (8). of a diameter that depends on the calculation of the desired speed and according to the available water flow to be used; also at both perimeter ends of said central transverse drive shaft (4). Steel discs (9) are fixed. of a certain diameter, through a steel mass (10) and bolted to oblong rectangular bars (II). which also allow to incorporate in a fixed and welded way, with the plurality of steel prismatic chambers (2). arranged so as to capture the water flow and transform the kinetic energy of the water into mechanical rotational movement towards said central transverse transmission axis (4) and in turn to said crown or toothed attack pinion (8). transmits this rotational rotational movement by means of a chain (12) to a speed transmission, which is made up of a central toothed gear (13). arranged on a transverse axis (14) which is fixed with one of the chassis or frame rails (7). as well and in parallel with a minor posterior pipion (15). which by means of a second chain (IB) is connected with an upper toothed pinion (17) which is fixed with a shaft (18) and with a bearing (18a) of the permanent magnet neodymium alternator (3). which is located in a casing (19). the one that is fixed to the chassis or main frame (7).
El alternador de neodimio de imán permanente (3) al recibir movimiento rotacional desde el eje de transmisión transversal central (4) genera energía eléctrica en corriente alterna y la envía hacia un puente rectificador (20). para ser transformada en corriente continua con un determinado voltaje y amperios y así tener energía disponible para ser utilizada con bancos de baterías e inversores de corriente (no ilustrados). The permanent magnet neodymium alternator (3) upon receiving rotational movement from the central transverse transmission shaft (4) generates electrical energy in alternating current and sends it to a rectifier bridge (20). to be transformed into direct current with a certain voltage and amps and thus have energy available to be used with battery banks and current inverters (not shown).
La turbina hidrocinética (I) está provista, además, con un sistema de flotación (20a). dispuesto en los costados de dicha turbina hidrocinética (I) y unidos a unos brazos (21) los que a su vez están unidos con el chesis principal
o bastidor (7). dicho sistema de flotación logra que la turbina hidrocinética (I) tanga un nivel de trabajo optimo en el agua. The hydrokinetic turbine (I) is also provided with a flotation system (20a). arranged on the sides of said hydrokinetic turbine (I) and attached to arms (21) which in turn are attached to the main frame or frame (7). Said flotation system achieves that the hydrokinetic turbine (I) has an optimal working level in the water.
El sistema de transmisión de potencia antes descrito, está cubierto y protegido con un recipiente de estanco (22). y un sello (22a). para evitar contaminación del agua a dicha transmisión de potencia y así poder mantenerla lubricada. The power transmission system described above is covered and protected with a watertight container (22). and a seal (22a). to avoid water contamination to said power transmission and thus be able to keep it lubricated.
Este recipiente (22) también cuenta con dos retenes, uno inferior (23) y otro superior (24). los cuales trabajan con el eje de transmisión transversal central (4) y también con el eje de transmisión (18) del alternador de neodimio (3). This container (22) also has two retainers, a lower one (23) and an upper one (24). which work with the central transverse drive shaft (4) and also with the drive shaft (18) of the neodymium alternator (3).
Las cámaras prismáticas de acero (2) que captan el caudal de agua, están estructuras bajo pruebas de ingeniería, para Optimizar el aprovechamiento al máximo de la energía cinética del movimiento del agua; además de lograr un grado mínimo de resistencia al ingresar a la masa del agua, así como también, al salir de dicha masa de agua: asimismo, permita evacuar el agua que queda dentro de las cámaras prismáticas de acero (2) de dicha turbina hidrocinética (I). mediante unas aberturas perimatrales (25) que se encuentran en la base (27) de la sección triangular (26). siendo un medio de vaciado del agua y así evitar contrafuerzas del agua por acumulación. The steel prismatic chambers (2) that capture the water flow, are structures under engineering tests, to Optimize the maximum use of the kinetic energy of the water movement; in addition to achieving a minimum degree of resistance when entering the body of water, as well as when leaving said body of water: likewise, allow the water remaining inside the steel prismatic chambers (2) of said hydrokinetic turbine to be evacuated (I). by means of perimatral openings (25) that are in the base (27) of the triangular section (26). being a means of emptying the water and thus avoid counter forces of the water by accumulation.
Los medios estructurales de las cámaras prismáticas de acero (2) y modificaciones, permiten y aumentar de manera efectiva y excepcional la eficiencia de la turbina hidrocinética (I) en torque y velocidad de giro. The structural means of the steel prismatic chambers (2) and modifications, allow and increase in an effective and exceptional way the efficiency of the hydrokinetic turbine (I) in torque and speed of rotation.
Las cámaras prismáticas de acero (2). están conformedes por uli cuerpo de sección longitudinal triangular (26). con una base inferior oblonga
(27) y de longitud mayor que dicha sección longitudinal triangular (2B). y abiertas por ambos extremas (28), seguida hacia abajo por paredes laterales inferioras (29). las que están recortadas en forma semicircular en la zona central y se encuentran unidas con una pared frontal (30); donde dicha sección triangular (28) permite a las cámaras prismáticas de acero (2), bajar el nivel de resistencia al momento de la entrada y a también la salida de la masa del agua, mediante el movimiento rotacional de la turbina hidrocinótica (I). aumentando también la velocidad rotacional de la turbina hidrocinótica (I). The steel prismatic chambers (2). they conform to a body with a triangular longitudinal section (26). with an oblong bottom base (27) and of greater length than said triangular longitudinal section (2B). and open at both ends (28), followed down by lower lateral walls (29). those that are cut in a semicircular shape in the central area and are joined with a front wall (30); where said triangular section (28) allows the steel prismatic chambers (2) to lower the level of resistance at the moment of entry and also the exit of the water mass, by means of the rotational movement of the hydrocinotic turbine (I). also increasing the rotational speed of the hydrocinotic turbine (I).
La turbina hidrocinótica (I). presenta una cubierta de protección superior (31) de configuración semicilíndrica. como uno de los medios de protección la que se sitúa a nivel del agua, para evitar hacer ingestión de ramas, palos o basura al momento de' estar en funcionamiento. The hydrocinotic turbine (I). It has an upper protection cover (31) of semi-cylindrical configuration. As one of the means of protection, the one located at the water level, to avoid ingesting branches, sticks or garbage when 'being in operation.
En la zona superior del travesano del chasis o bastidor (7). presenta un soporte (32) de tome de la turbina hidrocinótica (I). para posesionarla con un brazo articulado telescópico (no ilustrado) o lo similar, sobre el caudal del agua, para el funcionamiento de generación de energía.
In the upper cross section of the chassis or frame (7). it has a support (32) for taking the hydrocinotic turbine (I). to position it with a telescopic articulated arm (not shown) or the like, over the water flow, for power generation operation.