Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica.

Permite obtener energía hidroeléctrica del mar con independencia de las condiciones meteorológicas.

Comprende un rodete (1) conectado a un generador. Unos conductos (5) recogen agua sobre el rodete (1) y la impulsan hacia dicho rodete (1) haciéndolo girar. El rodete (1) está en un cuerpo superior (2). El cuerpo superior (2) y el rodete (1) están conectados por un eje de rotación (4) a un cuerpo inferior (3). Una primera conducción (6) recoge el agua del fondo del cuerpo superior (2) y la traslada hacia el cuerpo inferior (3), cayendo hacia unos compartimentos (10) en la periferia del fondo del cuerpo inferior (3), desde donde el agua abandona el cuerpo inferior (3) por una segunda conducción (7) hacia un serpentín (8) ascendente. El agua abandona la instalación en una salida (9) ubicada en el extremo del serpentín (8) debajo del nivel del rodete (1).

Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se puede incluir en el campo de la técnica referente a la obtención de energía en instalaciones hidroeléctricas.

Concretamente, el objeto de la invención se refiere a una instalación sumergida de transformación hidroeléctrica de funcionamiento estable y continuado y reducido impacto medioambiental.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidas en la actualidad instalaciones sumergidas empleadas para la explotación hidroeléctrica del agua de mar, ríos, lagos, etc.

Algunas de ellas están basadas en el aprovechamiento de la energía cinética de las corrientes submarinas. El rendimiento de dichas instalaciones está limitado debido su dependencia respecto de fenómenos no controlables, como son la existencia de dichas corrientes submarinas y su velocidad.

El problema técnico que se plantea consiste en proporcionar una instalación sumergida de aprovechamiento hidroeléctrico en el mar, ríos, lagos, etc., que ofrezca un rendimiento independiente de las condiciones meteorológicas exteriores y de la naturaleza de las corrientes submarinas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los inconvenientes mencionados por medio de una instalación sumergida de transformación hidroeléctrica que aprovecha la energía potencial de masas de agua en el mar, en ríos, lagos, etc.

La invención comprende un rodete, dotado de álabes y dispuesto en un cuerpo superior, así como comprende un cuerpo inferior, ubicado bajo el cuerpo superior y unido solidariamente a dicho cuerpo superior por medio de un eje de rotación.

La instalación comprende al menos un conducto que toma agua desde un nivel superior al del cuerpo inferior y conduce dicha agua hasta el rodete, en el cual rodete el agua cede parte de su energía y cae formando remolinos hacia el fondo de dicho cuerpo superior. En el caso de rodetes abiertos, como son, por ejemplo, los rodetes de turbina Pelton, existe de manera preferente más de un conducto y dichos conductos se encuentran dispuestos de manera simétrica, impulsando el agua hacia el rodete en distintos puntos de dicho rodete, lo cual implica una mejora en el equilibrio dinámico del rodete. De manera aún más preferente, el número de conductos es de dos en estos casos.

El agua recogida por los conductos se acelera mientras desciende hasta el rodete, que es accionado por la energía la energía cinética del agua, adquirida debido a la aceleración sufrida en los conductos, donde el rodete está conectado al eje de un generador eléctrico.

Los conductos están preferentemente gobernados por unas válvulas de control, cuya apertura y cierre regulan el caudal de circulación de agua por la instalación.

La invención incorpora adicionalmente una primera conducción que recoge en el fondo del cuerpo superior el agua que abandona el rodete y conduce dicha agua hasta la parte superior del cuerpo inferior, desde donde el agua cae hacia el fondo de dicho cuerpo inferior formando remolinos.

Una segunda conducción toma el agua del fondo del cuerpo inferior y la conduce a un serpentín helicoidal ascendente que rodea el cuerpo inferior hasta una salida ubicada en un nivel no superior al nivel del rodete, por la cual salida el agua abandona la instalación, permitiendo un flujo continuo y sin interrupción de agua en dicha instalación. Se prefieren valores para el ángulo de la hélice del serpentín lo más reducidos que sea posible, estando en equilibrio con una pérdida de carga aceptable en el interior del serpentín.

La presencia de la salida de agua a un nivel superior al nivel del fondo del cuerpo inferior facilita que el agua abandone la instalación, debido a que la presión del agua exterior es inferior en niveles más cercanos a la superficie. La profundidad de la salida se define en función de las características técnicas de la obtención de energía, tales como la profundidad y dimensiones de la instalación, la profundidad del rodete respecto de los conductos, o el caudal nominal de agua.

El funcionamiento de la instalación se caracteriza porque la apertura de las válvulas de control permite establecer tantos flujos entrantes de agua como conductos de inyección existentes, estando dirigidos dichos flujos hacia puntos distintos

del rodete. El agua impulsada por los conductos acciona el rodete, lo que provoca el giro simultáneo del cuerpo superior y del cuerpo inferior, solidariamente unidos por medio del eje de rotación. El agua que abandona el rodete se precipita por el cuerpo superior según un remolino (debido al giro del cuerpo superior) y es recogida en el fondo del cuerpo superior por una primera conducción que lleva dicha agua hasta la parte superior del cuerpo inferior. Dentro de dicho cuerpo superior, el agua se precipita igualmente en remolino (debido al giro del cuerpo inferior) y es recogida por la segunda conducción dispuesta en el fondo del cuerpo inferior, que conduce dicha agua hacia el serpentín helicoidal que rodea los cuerpos superior e inferior, hasta una salida ubicada a un nivel no superior al del rodete.

La invención está basada en transformar parte de la energía potencial del agua en energía cinética y posteriormente, la energía cinética en energía eléctrica. Para ello, la invención propone el aprovechamiento ventajoso del efecto natural de los torbellinos. Debido a esto, los cuerpos superior e inferior presentan preferentemente forma cónica, con el vértice del cuerpo superior en la parte inferior y el vértice del cuerpo inferior en la parte superior.

Para mejorar el equilibrio dinámico de los cuerpos superior e inferior en su movimiento de giro, se dispone preferentemente un conjunto de compartimentos en la periferia del fondo del cuerpo inferior, que se llenan con el agua que cae en el depósito inferior, distribuyendo dicha agua de manera simétrica, lo cual resulta ventajoso para el equilibrio dinámico.

La producción energética de la instalación de la invención está directamente relacionada con el caudal de agua circulante por dicha instalación, el cual está determinado por las características, dimensiones y límites determinados por los constructores de la instalación.

La autarquía en el funcionamiento de la instalación se consigue mediante su ubicación en una zona costera adecuada a las necesidades para su funcionamiento, como son: profundidad, distancia al zócalo costero y sotavento de las corrientes submarinas.

Las interrupciones del servicio podrían originarse en los casos de fallos en la construcción, desgaste de los elementos o fallo humano.

El tiempo de funcionamiento continuado de la instalación estaría limitado por la necesidad de ejecutar reparaciones de limpieza y mantenimiento y de sustitución de componentes.

La capacidad técnica de la conexión-desconexión de la invención es similar a la de los modelos existentes, con la salvedad de que el diseño presentado no precisa de precalentamiento.

El control de la producción se caracteriza por su capacidad de adaptación a las necesidades, pudiendo aumentar la potencia automáticamente, adaptándose a cubrir la demanda en caso de picos puntuales.

La instalación no emplea combustibles fósiles o radioactivos, por lo que es esencialmente ausente de emisiones contaminantes.

La instalación de la invención destaca adicionalmente por estar ubicada en un lugar adecuado para no proyectar sombras, con lo cual el impacto sobre el ecosistema es mínimo.

La instalación presenta un funcionamiento independiente de las condiciones climatológicas exteriores, con lo cual es capaz de ofrecer una salida (rendimiento, tensión, intensidad de corriente) independiente de dichas condiciones meteorológicas.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Muestra un esquema de la instalación de la invención.

1. Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica que comprende:

- un cuerpo superior (2) ; y

- un rodete (1) , ubicado en el cuerpo superior (2) , estando dicho rodete (1) dotado de álabes y siendo dicho rodete

(1) conectable al eje de un generador eléctrico;

caracterizada porque comprende adicionalmente:

- al menos un conducto (5) sumergido, para tomar agua desde un nivel superior al del cuerpo superior (2) y conducir dicha agua en caída hacia los álabes del rodete (1) , transformando la energía potencial del agua que accede al conducto (5) en energía cinética para impulsar el rodete (1) ;

- un cuerpo inferior (3) ubicado bajo el cuerpo superior (2) y unido solidariamente a dicho cuerpo superior (2) por medio de un eje de rotación (4) que permite el giro solidario del cuerpo inferior (3) y el rodete (1) ;

- una primera conducción (6) para conducir, desde la parte inferior del cuerpo superior (2) , hasta la parte superior del cuerpo inferior (3) , el agua, arremolinada por efecto del giro del rodete (1) , que abandona dicho rodete (1) ;

- una segunda conducción (7) para conducir el agua, arremolinada debido al giro del cuerpo inferior (3) , desde el fondo del cuerpo inferior (3) , aprovechando la velocidad tangencial del agua debida al remolino, hacia un serpentín (8) helicoidal ascendente que rodea el cuerpo inferior (3) ; y

- una salida (9) ubicada al final de serpentín (8) , en un nivel no superior al nivel del rodete (1) , para permitir al agua abandonar la instalación.

2. Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende más de un conducto (5) que impulsan el agua hacia sendos puntos del rodete (1) simétricamente dispuestos.

3. Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende dos conductos (5) que impulsan el agua hacia dos puntos del rodete (1) diametralmente opuestos.

4. Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo superior (2) es cónico con el vértice en la parte inferior y el cuerpo inferior (3) es cónico con el vértice en la parte superior.

5. Instalación sumergida de transformación hidroeléctrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 4, caracterizada porque comprende adicionalmente un conjunto de compartimentos (10) en la periferia del fondo del cuerpo inferior (3) , para recoger el agua que cae por el cuerpo inferior y conducir dicha agua hacia la segunda conducción (7) .