Dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y generador de energía eólica de eje vertical.

Dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y generador de energía eólica de eje vertical. El dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical del tipo de los formados por un cuerpo central

(4) con capacidad de rotación y portador de una pluralidad de palas (5) acopladas de forma radial a dicho cuerpo central (4) el cual, está en conexión con un generador eléctrico (6), donde dicho dispositivo protector, además comprende una cubierta formada por dos cúpulas (1, 2) semiesféricas y una pluralidad de toberas (3) dispuestas para dirigir el aire desde el exterior hasta el interior de una cúpula inferior (1) envuelta por una cúpula superior (2). El generador de energía eólica de eje vertical está caracterizado por comprender un dispositivo protector como el descrito en la presente invención.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201330123.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE JAEN.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MOLEÓN BACA,José Alberto.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con un eje de rotación dispuesto... > F03D3/04 (implicando medios fijos para el guiado del viento, p. ej. mediante conjuntos de álabes o canales directores)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D3/00 (Motores de viento con un eje de rotación dispuesto sustancialmente perpendicular al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00))
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Dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y generador de energía eólica de eje vertical.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y generador de energía eólica de eje vertical.

Objeto de la invención

La presente invención tiene aplicación en el sector de los aerogeneradores y de las adaptaciones realizadas sobre los mismos encaminadas a su protección.

Más concretamente, el objeto de la invención se centra en un dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y en un generador de energía eólica de eje vertical provisto de dicho dispositivo protector el cual, permite la utilización de dichos generadores de energía eólica en zonas geográficas con fuertes vientos. Por un lado, es objeto de la invención proteger dichos generadores de energía eólica y por otro, permitir el funcionamiento de los mismos con velocidades de viento muy elevadas al aportar medios capaces de reducir la velocidad del viento exterior.

Así mismo, es objeto de la invención, proveer al dispositivo protector de medios capaces de suministrar un movimiento de giro continúo que, independientemente de la dirección del viento, sea capaz de empujar las palas del generador de energía eólica en la misma dirección.

Finalmente, es objeto de la invención proporcionar un dispositivo protector susceptible de aportar una mayor resistencia contra el viento al estar, dicho dispositivo, constituido por una cubierta formada por dos cúpulas semiesféricas, siendo además dicha cubierta, susceptible de optimizar su aerodinámica mediante leves modificaciones.

Antecedentes de la invención

Como referencia del estado de la técnica, cabe señalar algunas de las cubiertas protectoras para aerogeneradores de las que el solicitante tiene conocimiento. Concretamente, el Modelo de Utilidad ES1057020U describe un dispositivo formado por un aerogenerador de bajo tejado o terraza, con su correspondiente molinete-turbina y alternador eléctrico. El dispositivo está caracterizado por ser un molinete-turbina de palas parabólicas formando unos cucharones sin salida posterior, mediante la base inferior, y la cubierta superior y las mencionadas palas. El aparato de rotación (molinete-turbina) que transforma la energía cinética del viento está inmerso en un cajón (con cubierta protectora) con paredes canalizantes del flujo del viento (aire) tanto para su entrada como para su salida, independientemente de la dirección del viento. El dispositivo describe una cubierta plana para un aerogenerador provista de paredes canalizantes que permiten aumentar la velocidad de rotación del molinete-turbina, de esta forma, el dispositivo está concebido para aprovechar vientos débiles y potenciarlos con el fin de obtener energía.

La patente ES2182699B1 se refiere a una estructura formada por un cuerpo de hormigón armado de sección circular o poligonal en cuyo interior están dispuestas unas canalizaciones que reducen progresivamente su sección obligando al viento a incidir tangencialmente sobre las palas del rotor central de eje vertical. El cuerpo canalizador está protegido por una persiana metálica electrónicamente regulable y dispuesta alrededor de su superficie lateral, mientras que el suelo y el techo del cuerpo son inclinados. La patente describe un cuerpo canalizador dotado

de un voladizo perimetral y de una cubierta horizontal inclinada, salvo en la zona central del rotor, capaz de aprovechar y potenciar los vientos débiles.

Según lo expuesto anteriormente, las invenciones hasta ahora conocidas por el estado de la técnica no contemplan dispositivos protectores para generadores de energía eólica de eje vertical formados por cúpulas semiesféricas y toberas especialmente diseñadas para frenar o ralentizar el aire que reciben con el fin de permitir su uso y su protección en zonas con vientos fuertes.

Descripción de la invención

De esta forma, el dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical y el generador de energía eólica de eje vertical provisto de dicho dispositivo protector que la presente invención propone, se configuran como una mejora frente a lo conocido en el mercado puesto que consiguen alcanzar satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados como idóneos para la técnica.

La invención consiste en un dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical formados por un cuerpo central con capacidad de rotación portador de una pluralidad de palas acopladas de forma radial a dicho cuerpo central que está en conexión con un generador eléctrico, donde dicho dispositivo protector además comprende una cubierta formada por dos cúpulas semiesféricas y una pluralidad de toberas dispuestas para dirigir el aire desde el exterior hasta el interior de una cúpula inferior envuelta por una cúpula superior.

Así, el dispositivo protector comprende una cubierta formada por dos cúpulas semiesféricas entre las que se instalan unas toberas para el viento con dos funciones básicas. La primera consiste en que, independientemente de la dirección del viento, éste entre siempre por al menos una de las toberas y sea conducido hasta el interior para empujar las palas del generador siempre en la misma dirección, produciendo un movimiento de giro continúo.

Para ello, la invención contempla una realización preferente en la que las toberas están dispuestas de forma tangencial a la cúpula interior desde una vista en planta de la cubierta.

En otra realización preferente las toberas terminan con un cambio de trayectoria en sus bocas de entrada de aire exterior para conducir la entrada del aire.

El diseño de la curvatura de las toberas permite que el generador de energía eólica presente el movimiento continuo deseado.

La segunda función básica de las toberas consiste en permitir que el generador de energía eólica pueda funcionar con un margen de velocidades de viento mayor. Para ello, en una realización preferente de la invención se contempla que la sección transversal de las toberas crezca progresivamente hacia la cúpula interior. De esta forma, las toberas tienen menor diámetro en la parte exterior que en la interior. Así, el viento llegará a las palas del generador de energía eólica con menor velocidad, tanto menor como mayor sea el aumento del diámetro, puesto que según la ecuación de continuidad de la mecánica de fluidos, la velocidad de un fluido es inversamente proporcional al área transversal del tubo que lo contiene.

El funcionamiento normal de un generador actual de energía eólica de eje horizontal permite

vientos entre 6 y 40 km/h. Con el dispositivo protector propuesto se podría mantener el funcionamiento con vientos superiores a los 100 km/h si el área de las bocas de entrada de aire exterior de las toberas es 2.5 veces menor que las bocas internas, o lo que es lo mismo, si la relación entre diámetros es 1.5.

Para mejorar el funcionamiento del dispositivo protector, se contempla que en una realización preferente, dicho dispositivo comprenda un sistema automático configurado para regular el diámetro de las toberas en función de la velocidad del viento. Así, el tamaño de las toberas podría regularse para adaptarlo a la velocidad del viento exterior.

La presente invención está diseñada para permitir el funcionamiento de los generadores de energía eólica en zonas geográficas con fuertes vientos y condiciones meteorológicas extremas. Para ello, además de las dos cúpulas la invención contempla en una realización preferente que las toberas estén provistas de compuertas automáticas en sus bocas de entrada de aire exterior para evitar la entrada de nieve. Mientras que para permitir la salida del aire que entra en la cubierta, de forma preferente las cúpulas comprenderán al menos una rejilla de ventilación para permitir...

 


Reivindicaciones:

1.- Dispositivo protector para generadores de energía eólica de eje vertical formados por un cuerpo central (4) con capacidad de rotación portador de una pluralidad de palas (5) acopladas de forma radial a dicho cuerpo central (4) que está en conexión con un generador eléctrico (6), caracterizado por que comprende una cubierta formada por dos cúpulas (1, 2) semiesféricas y una pluralidad de toberas (3) dispuestas para dirigir el aire desde el exterior hasta el interior de una cúpula inferior (1) envuelta por una cúpula superior (2).

2.- Dispositivo protector, según la reivindicación 1, caracterizado por que las toberas (3) están dispuestas de forma tangencial a la cúpula interior (1) desde una vista en planta de la cubierta.

3.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las toberas (3) terminan con un cambio de trayectoria (7) en sus bocas de entrada de aire exterior para conducir la entrada del aire.

4.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la sección transversal de las toberas (3) aumenta progresivamente hacia la cúpula interior (1).

5.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un sistema automático configurado para regular el diámetro de las toberas (3) en función de la velocidad del viento.

6.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las toberas (3) están provistas de compuertas automáticas en sus bocas de entrada de aire exterior para evitar la entrada de nieve.

7.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las cúpulas (1, 2) comprenden al menos una rejilla de ventilación (13) para permitir la salida al exterior del aire encerrado en el interior de las mismas.

8.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cúpula superior (2) semiesférica desciende gradualmente en su base para optimizar la aerodinámica de la cubierta.

9.- Dispositivo protector, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cubierta descansa sobre una base (12) de planta cuadrada o circular.

10.- Generador de energía eólica de eje vertical formado por un cuerpo central (4) con capacidad de rotación portador de una pluralidad de palas (5) acopladas de forma radial a dicho cuerpo central (4) que está en conexión con un generador eléctrico (6) y a la red eléctrica general o a una pluralidad de baterías (11) que almacenan la energía generada caracterizado por que comprende un dispositivo protector según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.