DISPOSITIVO DE SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS DEL AGUA E INSTALACIÓN HIDRÁULICA QUE COMPRENDE UN DISPOSITIVO DE ESTE TIPO.

Dispositivo (100) de separación de partículas sólidas y del agua de una corriente (E) de alimentación de una máquina hidráulica (1) de tipo turbina,

bomba o turbina-bomba, comprendiendo este dispositivo una zona de entrada (104) de la corriente y una zona de salida (105) de la corriente desplazadas a lo largo de un eje (X100) de progresión de la corriente en el dispositivo, caracterizado porque el dispositivo comprende varios conductos (110) dispuestos en paralelo cada uno con una embocadura (114) y una extremidad aguas abajo (116), entre la zona de entrada (104) y la zona de salida (105), porque cada conducto (110) presenta, en corte perpendicular al eje de progresión (X100), una sección en forma de espiral con un radio de curvatura (R100) creciente de la embocadura hacia la extremidad aguas abajo o de la extremidad aguas abajo hacia la embocadura, porque cada conducto presenta un espesor (e110), tomado según la dirección globalmente radial con respecto al eje de progresión (X100), inferior al 10% de la anchura (l110) de este conducto, tomada paralelamente a este eje y porque cada conducto está equipado, a la salida, con un separador de flujo (117) apto para separar una primera porción (E2) de una corriente unitaria (E1) que circula por este conducto, fuertemente cargada de partículas sólidas por efecto centrífugo, de una segunda porción (E3) de esta corriente, que está menos cargada de partículas sólidas

La invención se refiere a un dispositivo de separación de partículas sólidas y del agua de una corriente así como a una instalación de conversión de energía que comprende un dispositivo de este tipo.

En el ámbito de las instalaciones de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica o mecánica, se conoce alimentar una máquina hidráulica, tal como una turbina, con una corriente de agua que interacciona con los álabes o las palas de la turbina. En función de las condiciones meteorológicas y de la naturaleza del suelo que atraviesa, esta corriente puede estar más o menos cargada de partículas sólidas, por ejemplo de granos de arena, que desgastan las partes de la máquina con las cuales la corriente entra en contacto.

Para retener o separar estas partículas sólidas del agua de la corriente, se conocen diversos dispositivos. Se trata especialmente de represas y depósitos de sedimentación, de rejillas de filtración y de túnel de desarenado. Un túnel de desarenado es un conducto dispuesto en el subsuelo y en el cual la corriente destinada a alimentar una máquina hidráulica progresa a velocidad relativamente lenta, lo que permite que al menos una parte de las partículas sólidas contenidas en la corriente en entrada se depositen en una rejilla de fondo del túnel, por sedimentación. Habida cuenta de la velocidad de sedimentación de estas partículas, es necesario que el túnel sea largo, especialmente de una longitud superior a 150 metros, y que presente una sección transversal de área suficiente para reducir la velocidad de la corriente a un nivel compatible con la velocidad de sedimentación. Resultan así importantes trabajos de ingeniería civil que aumentan otro tanto los costes de puesta en servicio y los costes de explotación de una instalación hidráulica conocida. Además, tales túneles de desarenado son poco eficaces en la medida en que el contenido en partículas sólidas solamente se reduce aproximadamente un 50% después del paso de una corriente por un dispositivo de este tipo.

Estos inconvenientes son a los que la invención pretende poner remedio de modo más particular, proponiendo un nuevo dispositivo de separación gracias al cual se puedan separar eficazmente partículas sólidas del agua de una corriente al tiempo que se reduzca sensiblemente su volumen con respecto a un túnel de desarenado y se mejore su eficacia.

A tal efecto, la invención se refiere a un dispositivo de separación de partículas sólidas y del agua de una corriente de alimentación de una máquina hidráulica de tipo turbina, bomba o turbina-bomba, comprendiendo este dispositivo una zona de entrada de la corriente y una zona de salida de la corriente desplazadas a lo largo de un eje de progresión de la corriente en el dispositivo. Este dispositivo está caracterizado porque comprende varios conductos dispuestos en paralelo cada uno con una embocadura y una extremidad aguas abajo, entre la zona de entrada y la zona de salida, porque cada conducto presenta, en corte perpendicular al eje de progresión, una sección en forma de espiral con un radio de curvatura creciente de la embocadura hacia la extremidad aguas abajo o de la extremidad aguas abajo hacia la embocadura, porque cada conducto presenta un espesor, tomado según una dirección globalmente radial con respecto al citado eje de progresión, inferior al 10% de la anchura de este conducto, tomada paralelamente a este eje, y porque cada conducto está equipado, en la salida, con un separador de flujo apto para separar una primera porción de una corriente unitaria que circula por este conducto, fuertemente cargada de partículas sólidas por efecto centrífugo, de una segunda porción de esta corriente, que está menos cargada de partículas sólidas.

Gracias a la invención, los diferentes conductos de sección en forma de espiral, permiten utilizar la fuerza centrífuga para separar las partículas sólidas del agua de la corriente, y su espesor, pequeño comparado con su anchura, es compatible con un tiempo de sedimentación relativamente corto que resulta de la velocidad adquirida por la corriente en cada espiral. La forma de los diferentes conductos permite tratar un caudal de corriente elevado compatible con la alimentación de una máquina hidráulica de gran potencia. Además, la estructura del dispositivo, con varios conductos dispuestos en paralelo, permite que este dispositivo sea compacto, lo que disminuye los trabajos de ingeniería civil y sus costes asociados.

De acuerdo con aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, un dispositivo de este tipo puede incorporar una o varias de las características siguientes:

- El espesor de cada conducto es inferior al 5%, preferentemente inferior al 1%, de la anchura de este conducto.

- El espesor de cada conducto tiene un valor inferior a 100 mm, preferentemente inferior a 60 mm, preferentemente todavía del orden de 50 mm.

- Cada conducto tiene una sección de entrada de forma rectangular aplanada, con su mayor dimensión paralela al eje de progresión antes citado.

- El separador de flujo está formado ventajosamente por un tabique dispuesto en el conducto en la proximidad y a distancia de un tabique radial del conducto.

- Cada conducto comprende, en la proximidad de su entrada, una zona cuyo radio de curvatura, medido en un plano perpendicular al eje de progresión, es inferior al 25% del radio de curvatura máximo del conducto en este plano.

- De acuerdo con un modo de realización de la invención, los conductos están imbricados uno en otro alrededor del eje de progresión. En variante, los conductos están repartidos, cada uno en un sector angular, alrededor del eje de progresión.

- Cada conducto está formado por una o dos chapas metálicas que son rectilíneas según su dirección paralela al eje de progresión.

La invención se refiere igualmente a una instalación de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica o mecánica, o inversamente, comprendiendo esta instalación una máquina hidráulica de tipo turbina, bomba o turbina-bomba así como una línea de alimentación de agua de esta máquina. Esta instalación está caracterizada porque comprende igualmente al menos un dispositivo de separación de partículas sólidas y de agua tal como se mencionó anteriormente.

Una instalación de este tipo es más fácil de poner en servicio y más económica que las del estado de la técnica.

La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de ésta se pondrán de manifiesto de modo más claro a la luz de la descripción que sigue de dos modos de realización de un dispositivo de separación y de una instalación de conversión de energía conformes con su principio, dado únicamente a título de ejemplo y hecha refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de principio de una instalación de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista a escala mayor del dispositivo de separación de partículas sólidas de la instalación de la figura 1, esta figura corresponde al detalle II de la figura 1;

- la figura 3 es un semicorte según la línea III-III de la figura 2, se ha indicado en ésta por II-II el plano de corte de la figura 2;

- la figura 4 es un corte en el mismo plano que la figura 2 pero a escala más pequeña y representa uno de los conductos de separación del dispositivo de la figuras 2 y 3;

- la figura 5 es un corte según la línea V-V de la figura 4, se ha indicado en ésta por IV-IV el plano de corte de la figura 4;

- la figura 6 es una vista a escala mayor el detalle VI de la figura 5;

- la figura 7 es una vista a escala mayor del detalle VII de la figura 3;

- la figura 8 es una vista en perspectiva, con arranque parcial, del dispositivo de las figuras 2 a 7;

- la figura 9 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de ciertas partes del dispositivo de las figuras 2 a 8;

- la figura 10 es un corte axial análogo a la figura 2 para un dispositivo de acuerdo con un segundo modo de realización;

- la figura 11 es un semicorte según la línea XI-XI de la figura 10, se ha indicado en ésta por X-X el plano de corte de la figura 10;

- la figura 12 es una vista a escala mayor del detalle XII de la figura 11;

- la figura 13 es un corte parcial según la línea XIII-XIII de la figura 11;

- la figura 14 es una vista en perspectiva con arranque parcial, del dispositivo de las figuras 10 a 13 y

- la figura 15 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de ciertas partes del dispositivo de las figuras 10 a 14.

La instalación I representada en la figura 1, comprende una turbina 1 de tipo Francis cuya rueda... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100) de separación de partículas sólidas y del agua de una corriente (E) de alimentación de una máquina hidráulica (1) de tipo turbina, bomba o turbina-bomba, comprendiendo este dispositivo una zona de entrada (104) de la corriente y una zona de salida (105) de la corriente desplazadas a lo largo de un eje (X100) de progresión de la corriente en el dispositivo, caracterizado porque el dispositivo comprende varios conductos (110) dispuestos en paralelo cada uno con una embocadura (114) y una extremidad aguas abajo (116), entre la zona de entrada (104) y la zona de salida (105), porque cada conducto (110) presenta, en corte perpendicular al eje de progresión (X100), una sección en forma de espiral con un radio de curvatura (R100) creciente de la embocadura hacia la extremidad aguas abajo o de la extremidad aguas abajo hacia la embocadura, porque cada conducto presenta un espesor (e110), tomado según la dirección globalmente radial con respecto al eje de progresión (X100), inferior al 10% de la anchura (l110) de este conducto, tomada paralelamente a este eje y porque cada conducto está equipado, a la salida, con un separador de flujo (117) apto para separar una primera porción (E2) de una corriente unitaria (E1) que circula por este conducto, fuertemente cargada de partículas sólidas por efecto centrífugo, de una segunda porción (E3) de esta corriente, que está menos cargada de partículas sólidas.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor (e110) de cada conducto (110) es inferior al 5%, preferentemente inferior al 1%, de la anchura (l110) del conducto.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor (e110) de cada conducto (110) tiene un valor inferior a 100 mm, preferentemente inferior a 60 mm, preferentemente todavía del orden de 50 mm.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada conducto

(110) tiene una sección de entrada de forma rectangular aplanada con su mayor dimensión (l110) paralela al eje de progresión (X110).

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el separador de flujo está formado por un tabique (117) dispuesto en el conducto en la proximidad y a distancia (d117) de un tabique radial (111, 112) del conducto.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada conducto

(110) comprende, en la proximidad de su entrada, una zona (115) cuyo radio de curvatura (R115), medido en un plano perpendicular al eje de progresión (X100) es inferior al 25% del radio de curvatura máximo (R110) del conducto en este plano.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos (110) están imbricados uno en otro alrededor del eje de progresión (X100).

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los conductos (110) están repartidos, cada uno en un sector angular, alrededor del eje de progresión (X100).

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada conducto está formado por una o dos chapas metálicas (111, 112) rectilíneas según su dirección paralela al eje de progresión (X100).

10. Instalación (I) de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica o mecánica, o inversamente, comprendiendo esta instalación una máquina hidráulica (1) de tipo turbina, bomba o turbina-bomba, y una línea de alimentación (3, 5, 6) de agua a la máquina, caracterizada porque comprende al menos un dispositivo (100) de separación de partículas sólidas y de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.